El concreto fast track en reparación y rehabilitación de pavimentos

I.          INTRODUCCIÓN

El Concreto Fast Track, constituye una tecnología adecuada para la rehabilitación y refuerzo del pavimento, con una reducida alteración del tráfico. Mediante el proporcionamiento apropiado del concreto y técnicas de curado, es posible obtener resistencias que permiten la puesta en el servicio del pavimento a las 24 horas o menos. El pavimento resultante es de excepcional calidad, con un costo relativamente bajo y ocasiona un mínimo de inconvenientes.

Las ventajas del pavimento de concreto sobre el pavimento asfáltico son muchas, sin embargo, cuando se trata de reparaciones se argumenta sobre los plazos requeridos para el curado y endurecimiento del concreto, frente a la rápida ejecución y apertura al transito del pavimento de asfalto.

Con el CTF esta desventaja desaparece. En la actualidad, el CFT ha sido utilizado y probado en todos los tipos de pavimentos de los Estados Unidos: aeropuertos, carreteras y pavimentos urbanos. Se ha aplicado en diversos casos, sea en obras nuevas, reconstrucciones, reforzamientos adherentes y no adherentes, en revestimientos sobre pavimentos asfálticos, etc.

II.         APLICACIONES

Una de las aplicaciones más espectaculares del CFT se da en la rehabilitación de pavimentos de aeropuertos, reduciendo considerablemente el tiempo de inoperatividad de las líneas. En los proyectos recientes se emplea en la pavimentación secuencial en la reconstrucción de pistas de aterrizaje. También en casos específicos como son  las intersecciones que se encuentran en el medio campo y en las pistas de taxeo.

En vías urbanas, en especial en aquellas que sirven de acceso a los sectores comerciales e industriales, en avenidas y calles, el CFT disminuye las pérdidas que un dilatado proceso de reparación ocasiona a las empresas afincadas en dichas zonas. En todo caso, la paralización del tráfico se reduce al fin de semana.

En autopistas con peaje, elimina los problemas concernientes a la desviación del tráfico, pues las obras pueden ejecutarse en un solo día, y se minimiza el lucro cesante de los administradores de la vía.

En el caso de la reconstrucción de intersecciones, la experiencia demuestra que la solución con CTF es sumamente operativa.

III.        MATERIALES

El CTF es producido con cementos, aditivos y agregados, que respondan ala normalización y que se encuentran en cualquier localidad.

Su diseño se basa en los procedimientos convencionales.

Sin embargo, es indispensable efectuar estudios de laboratorio para asegurar las propiedades requeridas.

1.         Cemento

En la mezcla de CTF se han usado cementos Pórtland normalizados de los tipos I, II, Y III.

En el caso de emplearse los cementos tipo I y II, se ha requerido la incorporación de aditivos que aceleran el endurecimiento.

La resistencia inicial en los cementos Pórtland depende básicamente del contenido en silicato tricálcico C3S y en menor medida el aluminato tricalcico C3A. Los álcalis del cemento también influyen débilmente.

Además, la mayor finura del cemento favorece la resistencia inicial especialmente en las fracciones menores a los 10 micrones.

La diferencia sustantiva entre los cementos tipo III se encuentra en la finura, que en el cemento tipo III fluctúa entre 4500 a 6000 cm2/gr, mientras en los otros cementos varía de 3400 a 4000 cm2/gr.  

2.         Adiciones

En todas las sobras de pavimentación con CFT, se ha utilizado adiciones de cenizas volantes, tecnología de uso extensivo en los Estados Unidos. El porcentaje incorporado es del orden del 10% del peso del cemento. La ceniza volante es un residuo finalmente dividido, resultado de la combustión del carbón, que se obtiene generalmente como subproducto de las plantas térmicas.

La ceniza volante más utilizada en CTF es la que corresponde al tipo F de las norma ASTM C 618-91, que tiene propiedades puzolánicas.

En países que no cuentan con las adiciones mencionadas y que poseen puzolanas naturales, será  factible su empleo. Los materiales puzolánicos están comprendidos dentro del tipo N de la norma precitada. Debe considerarse que los cementos Pórtland puzolánicos del tada. Debe considerarse que los cementos Pórtland del tipo IPM tienen generalmente un porcentaje de adición del 10% al 12%.  

3.         Aditivos

Dos aditivos han sido generalmente empleados en la práctica norteamericana con pavimentos de CTF: Imcorporadores de aire y reductores de agua.

Los agentes incorporadores de aire han sido consideradosen obras ubicadas en zonas geográficas en las cuales hay que preservar la durabilidad del concreto por efecto del proceso de las heladas y del deshielo.

En la experiencia norteamericana se ha utilizado aditivos reductores de agua del tipo a de la norma ASTM C 494-90, conocidos también como plastificantes. El propósito ha sido utilizar el incremento de trabajabilidad, que permita reducir significativamente el agua de la mezcla entre el 6 y 10%, manteniendo el asentamiento del concreto.

En muchos casos se ha requerido emplear aditivos del tipo D, reductores de agua y retardadores de fragua, especialmente cuando se han usado conjuntamente aceleradores de endurecimiento, para permitir un mayor lapso que faculte la buena colocación y terminación del pavimento.

Los aditivos súper plastificantes son más efectivos que los reductores de tipo A, permitiendo duplicar la reducción del contenido de agua.

Sin embargo su precio en el mercado es de 3 a 4 veces mayor.

4.         Aditivos que aceleran el endurecimiento

En los casos que se han empleado los cementos Pórtland del tipo I y II en el CFT se ha requerido aditivos que aceleren el endurecimiento. Los aditivos acelerantes más comúnmente empleados empleados, en los concretos sin esfuerzo, tienen como producto de base el cloruro de calcio. La inclusión de un 2% de cloruros con relación al contenido del cemento, incrementa la resistencia a las 24 horas en un 100%; sin embargo, cabe precisar que la ganancia de resistencia está en función de la temperatura.

Para evitar el riesgo de corrosión, cuando se trata de pavimentos con armadura de acero, como aquellos con esfuerzo continuo, es recomendable utilizar aditivos aceleradores de la resistencia exentos de cloruros, del tipo de los componentes orgánicos solubles, como la trietanolamina y el formiato de calcio.  

5.         Agregados

En el CFT pueden ser utilizados todos  los agregados que cumplan con la norma, debiendo tener especial cuidado en lo relativo ala granulometría del agregado global y el factor de forma, que la norma ITINTEC 400.037 define como índice de espesor.

De la experiencia del CTF en los Estados Unidos se infiere la importancia de los agregados de granulometría continua, aplicando el  criterio del agregado global, con un prototipo de huso granulométrico, que contiene un aumento del material que pasa entre la malla 3/8” y la No 8, con relación al material comúnmente utilizado en dicho país.

El incremento del agregado intermedio mejora las siguientes características:

q  Reduce el requerimiento de agua de mezcla e incrementa la resistencia al disminuir la cantidad de mortero necesaria para resistencia al, disminuir la cantidad de mortero necesaria para llenar los vacíos.

q  Aumenta la durabilidad al aumentar la compacidad.

q  Disminuye el desgaste en las mezcladoras y equipo.

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6.         Agua

Para incrementar la resistencia del CTF, se ha utilizado la incorporación del agua de mezcla a temperaturas que varían entre 60 y 40º C para contribuir a la aceleración del endurecimiento. Es conocido que la temperatura incrementa las reacciones químicas y consecuentemente la formación de productos de hidratación del cemento. Esta opción es factible cuando se trata de obras pequeñas . como la acción de la temperatura del agua en la mezcla solo actúa algunas horas, el procedimiento es efectivo únicamente cuando se protege el concreto con cobertores aislantes.

7.         Diseño de mezclas

Los procedimientos de diseño de mezcla en el CFT son los convencionales de la tecnología del concreto. De la revisión de la experiencia en los Estados Unidos, se advierte el empleo de una diminuta relación a/c de aproximadamente 0.4, un alto contenido de cemento, de 380 kg/m3 y proporcionamiento similar de agregado fino y grueso.

La tabla siguiente recoge el proporcionamiento del CFT de más reciente empleo con resultados exitosos.

                                                                       Mezcla CFT       

Cemento tipo III                                                640.0 Ib./yc.

Ceniza volante                                                 70.0 Ib./yc.

Agregado fino                                                 1,413.0 Ib./yc

Agregado grueso*                                            1,413.0 Ib./yc

Relación a/c                                                     .425

En la mezcla se emplearon aditivos incorporados de aire y reductores de agua.

Las resistencias promedio obtenidas, en pruebas de flexión, con carga aplicada en el centro de la vigueta, son las siguientes:

                                                                12 horas                       24 horas                7 dias

Resistencia a la flexion (psl)                      485                              645                       850

IV.       CONSTRUCCION

La experiencia en la construcción de pavimentos de CTF ha demostrado que no se requiere de equipo especial para la ejecución del pavimento, pudiéndose utilizar equipo normal de fácil disponibilidad.

Sin embargo, el pavimento  de CFT requiere un conveniente planificación de la secuencia de construcción, pues el margen de error admisible es mucho menor que en concreto convencional. Se aconseja efectuar vaciados de prueba par entrenar a todos los trabajadores, a fin de que puedan familiarizarse con las características de trabajabilidad del concreto y la necesidad de acelerar las operaciones.

1.         Mezclado  y colocación

El CFT ha sido producido en plantas centrales de mezcla y dosificación, también con equipo de mezclado rápido. En el transporte se han usado camiones mezcladores y camiones agitadores.

En la ejecución del pavimento se ha utilizado la pavimentadora de moldes deslizantes, que se compone de una unidad que recibe, distribuye, consolida y ejecuta la terminación. También la pavimentadora de moldes fijos, constituida con un equipo múltiple, compuesto por una distribuidora de concreto, una vibradora y una terminadora superficial (tren de pavimentación).

Si bien no hay experiencia, nada impide que en pequeños tramos puede realizarse el pavimento por ejecución manual con encofrados fijos.

2.         Acabado

En los pavimentos de CFT se usan los procedimientos convencionales de acabados.

La textura superficial puede ser longitudinal o transversal. En los Estados Unidos en las vías interestatales y de gran volumen de tránsito se especifica esta última. Cuando las operaciones se efectúan en un mínimo de espacio se utilizan cepillos con cerdas  de plástico y también flejes metálicos, que se  arrastran manualmente por dos operarios a ambos lados de la banda de concreto.

3.         Juntas

Los equipos y materiales para el aserrado y sellado de las juntas en CFT son los convencionales en pavimentos de concreto.

En el aserrado de juntas de contracción no rigen los plazos generalmente aceptados en pavimentos tradicionales. El lapso requerido para efectuar la operación de aserrado en CFT depende del proceso de endurecimiento, tipo de cemento y temperatura ambiente.

En los CFT se han utilizado procedimientos de aserrado-húmedo es conveniente cuando se trata de pavimentos urbanos, para evitar la gran cantidad de polvo que ocasiona la limpieza del aserrado en seco.

No existe experiencia en la ejecución de juntas en fresco, procedimiento más lento que exige además mayor empleo de mano de obra.

Sin embargo, las juntas obtenidas son correctas y más económicas.

Nada parece impedir la utilización de este procedimiento en tramos cortos.    

El sellado de las juntas en el CFT se efectúa más rápidamente que en los pavimentos convencionales pues, la ganancia inicial de resistencia y la diminuta relación agua cemento reducen la humedad de las paredes laterales de la junta, requisito de algunos productos de sellado. En el CFT las juntas deben sellarse lo antes posible y en todo caso no más allá de las 24 horas.  

4.         Curado

El curado del CFT es fundamental para lograr el rápido endurecimiento  y la buena calidad del pavimento. Las acciones de curado comprenden la retención de la humedad y el aprovechamiento del calor de hidratación.

Para evitar la pérdida del agua de mezcla por evaporación superficial, a fin de incrementar la resistencia y evitar la figuración temprana, se pulveriza la superficie del pavimento con productos que forman una película fina y homogénea, que impide la evaporación del agua.

Se asegura el control de la operación empleando líquidos que producen una película blanca, que se elimina por acción del tracito y los agentes atmosféricos. Es recomendable el regar con rapidez y en exceso. El mínimo indicado es de un galón de por 100 pies cuadrados; debiendo prevalecer las instrucciones del fabricante. Por la diversidad de productos existentes en el mercado, es necesario efectuar experiencias previas.

Un procedimiento de curado adicional generalmente utilizado, especialmente en climas fríos o cuando se producen variaciones de temperatura lo constituye el aislamiento del concreto del entorno, para mantener una temperatura uniforme.

A este efecto, se han utilizado materiales aislantes, constituidos por los denominados cobertores de curado que se colocan apropiadamente sobre el pavimento, después de la aplicación del líquido de curado. Los cobertores de curado que se colocan apropiadamente sobre el pavimento, después de la aplicación del líquido de curado. Los cobertores están constituidos por una capa de espuma de poli estireno de célula cerrada, protegida en uno de sus lados por una película plástica. Este material es resistente y puede tener varios usos.

Este procedimiento constituye un sistema de curado autógeno, que aprovecha el calor desarrollado durante la hidratación del cemento, basado en el principio que el aumento de temperatura acelera la formación de productos de hidratación, con el consiguiente incremento de la resistencia.             

V.        PUESTA EN SERVICIO

Un aspecto de gran interés en el CFT es la determinación del momento en el que el pavimento puede abrirse al tránsito.

 

 

 

Ingeniero Civil, que comparte información relacionado a esta profesión y temas Geek. "Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo"

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