Apuntes Sobre la Construcción de Carreteras. Técnicas, Compactación y Materiales

La superficie de una carretera constituye sólo una pequeña parte de la obra total necesaria para su construcción. Debajo de ella debe existir una base sólida, preferiblemente roca, de la que depende la vida futura de la carretera. Si no existe un plano de fundación bueno o resistente, la superficie se agrietará y acabará cuarteándose.

Los mejores planos de fundación son las rocas, las gravas apisonadas o simplemente, la base de un camino antiguo En tales casos, el resto de la carretera (el pavimento) puede construirse directamente sobre esas bases. Pero esto no es frecuente, y los terrenos sobre los que se va a construir la carretera no tienen condiciones apropiadas para soportar el tránsito.

En efecto, bajo el peso del tráfico, el terreno suele ceder, comprimiéndose, y entonces aparecen grietas en el pavimento. En tiempo seco, el suelo se comprime y se cuartea, con resultados desastrosos; en tiempo húmedo, las filtraciones de agua son causa de que el suelo se debilite y no resista las cargas a que está sometido.

Antes de construir una nueva carretera es necesario tomar muestras del suelo, a lo largo de la ruta proyectada. Las muestras, debidamente empaquetadas en envases herméticos, se envían al laboratorio para proceder a su análisis. Allí se investiga la composición del suelo, junto con otras propiedades, tales como su compresibilidad, su cohesión, su permeabilidad y su plasticidad. Teniendo en cuenta estos resultados, el ingeniero de caminos decide entonces el modo de mejorar la calidad del plano de fundación.

Por otra parte, mediante muchos otros experimentos se averigua el espesor necesario del pavimento, para soportar el tránsito previsto. De este modo, se construye una carretera eficaz con el mínimo costo.

Antiguamente, también se tomaban distintas medidas con arreglo a la variedad de planos de fundación que podían encontrarse. Así, era de sentido común poner un pavimento de mayor espesor sobre un suelo arcilloso que sobre una superficie de granito. Estas variaciones de espesor se hacían, sin embargo, “a ojo”.

En la actualidad, la precisión con que pueden calcularse los espesores correspondientes a los distintos terrenos permite, junto a un mayor grado de confianza en la carretera, una evidente disminución de los costos de construcción y mantenimiento.

ESTABILIZACIÓN Y APISONAMIENTO DE SUELOS

Los terrenos arcillosos no son recomendables como planos de fundación de carretera, puesto que suelen comprimirse con la humedad. Bajo una carga determinada, estos terrenos se hacen más compactos, y se producen deformaciones en la superficie de la carretera. En cambio, un suelo arenoso presenta mayor resistencia a la deformación, por lo que no es tan compresible. Las contracciones que sufre en tiempo seco, comparadas con las de] suelo arcilloso, son mucho más pequeñas.

Los ingenieros de caminos pueden recurrir a dos procedimientos para mejorar un plano de fundación: estabilizarlo o hacerlo más compacto. La estabilización consiste en preparar un subsuelo que no resulte afectado por los cambios de humedad; es decir, que el terreno no se deseque ni se inunde. Para corregir los excesos de agua se realiza un eficaz sistema de drenaje. Los suelos débiles pueden reforzarse mezclándolos con otros materiales: por ejemplo, arena y grava mezclados con arcilla. En algunos casos se añade un material de unión, tal como alquitrán o cemento, lo que proporciona excelentes resultados desde el punto de vista de la permeabilidad y de la resistencia a la deformación.

Para hacer más compacto el subsuelo se utilizan, como es bien conocido por todos, las apisonadoras, que comprimen el terreno, haciendo que sus partículas se junten, con lo que se consigue un plano de fundación más resistente. No es probable que el tráfico ocasione luego una compresión mayor que la sufrida inicialmente. Es muy importante que el terreno que constituye el fundamento de una carretera presente propiedades uniformes. Cualquier carga trasmitida al pavimento debe repartirse por igual, de forma que no aparezcan puntos débiles.

Si se han de añadir materiales de aporte para la estabilidad del subsuelo, deben mezclarse bien con él. La mezcla debe hacerse con una máquina apropiada, operación que requiere mucho trabajo mecánico.

Usualmente, este proceso se efectúa sobre la obra: se remueve el subsuelo, se añaden los materiales de aporte, se mezcla bien, y se extiende la mezcla de modo uniforme.

EL PAVIMENTO

Una vez que el plano de fundación ha sido debidamente preparado, puede procederse a la construcción del pavimento, del que hay dos tipos: pavimentos rígidos de hormigón y pavimentos flexibles bituminosos. La elección de uno u otro tipo depende, en especial, de factores económicos. Si junto a la obra existe buena piedra, son preferibles los pavimentos bituminosos. En su defecto, han de preferise los pavimentos de hormigón.

Los pavimentos rígidos se construyen con hormigón reforzado de primera calidad. El hormigón no va directamente sobre el plano de fundación, fino que se construye primero una base cuyo material es duro, compacto y resistente a los reactivos químicos. La piedra molida, la arena compacta, la escoria, etc., son buenos materiales de partida.

Esta base presta a la carretera un soporte adicional y, además, la protege de las heladas; es un material tan compacto que resiste los efectos del agua. Cualquier movimiento que se produzca por debajo, debido a la expansión del agua al helarse, queda amortiguado en esa capa.

A partir de las investigaciones efectuadas previamente acerca de la resistencia del plano de fundación y conociendo el volumen de tráfico probable, el ingeniero debe calcular el nivel de la base y del hormigón, de forma que pueda construirse una carretera eficiente con el mínimo costo. Si el plano de fundación es malo, y la carretera deberá soportar el paso de 4.500 vehículos al día, el pavimento puede tener unos 28 cm. de espesor, y la base, unos 15 cm.

Con un plano de fundación normal se necesita una base de sólo 8 cm., y una capa de hormigón de 25 cm. Los pavimentos bituminosos flexibles constan de un plano de fundación, una sub-base, una base y, finalmente, la superficie, pero les falta la rigidez de las carreteras de hormigón.

El peso del tránsito se distribuye con uniformidad a través de las distintas capas. A partir de la resistencia del plano de fundación se calcula aquí, igualmente, el espesor necesario. La sub-base equivale, en realidad, a la base de las carreteras de hormigón.

El material que la integra se compone de grava, piedra molida, etc.; es decir, material muy duro, resistente a la acción de las heladas. La base está formada por partículas granulares, unidas con cemento o alquitrán.

LA SUPERFICIE DE LA CARRETERA Y SU MANTENIMIENTO

La superficie de una carretera no debe ser deslizante, sino que, por el contrario, los neumáticos deberán agarrarse sobre ella. Debe estar limpia y ha de ser uniforme. Antes, las carreteras de hormigón eran inferiores a las bituminosas, respecto de las condiciones enumeradas.

Actualmente, con los modernos procesos de deposición y acabado del hormigón, se ha superado esta dificultad. La contextura necesaria para evitar el deslizamiento se le comunica a la superficie al tiempo de su construcción. Si la superficie se vuelve demasiado lisa por el uso, con varios tratamientos se regenera su textura primitiva.

Las carreteras flexibles llevan una capa de asfalto o de “macadam” (tarmac). El asfalto se prepara con piedras relativamente grandes, embebidas en alquitrán.

El “macadam” se hace con piedras más pequeñas, en contacto unas con otras y unidas a la carretera por una capa de alquitrán. Aunque el “macadam” es más económico, la resistencia elástica del asfalto se suma a la resistencia total de la carretera. Por otra parte, el asfalto es más resistente al agua. Una investigación cuidadosa de los más pequeños detalles mejora la calidad de las superficies de las carreteras. La elección de la piedra a utilizar es muy importante; ciertos tipos de piedra se desgastan con facilidad y no proporcionan un buen agarre a la superficie.

El espesor correcto de alquitrán resulta también importantísimo: si es pequeño, las piedras de la superficie se separan pronto; si es demasiado grande, la superficie resulta pegajosa en verano. El hielo sobre las carreteras es una amenaza muy peligrosa, principalmente en las curvas pronunciadas y en las pendientes. Aquellos lugares que representan un excesivo peligro pueden calentarse en invierno, para impedir que se forme hielo sobre su superficie. Para ello, se dispone en su base una red de resistencias eléctricas, que funciona por métodos automáticos.

Fuente: historiaybiografias.com