Aplicaciones de las técnicas de compactación y pavimentación
Dynapac ha estado al frente de la tecnología de compactación y pavimentación vibratoria desde hace muchos años. Su crecimiento como organización internacional está basado en sólidas investigaciones y conocimientos técnicos. Esa experiencia, ahora representada por su Centro de Tecnologías y Aplicaciones (en inglés Technology and Application Center – TAC), le ha ofrecido a la empresa los conocimientos y herramientas para diseñar y fabricar equipos de compactación, máquinas de pavimentación y de fresado que garantizan, no solo la ejecución satisfactoria de un trabajo, como también que los equipos permanezcan en él.
Sobre esa base se ha creado el más amplio manual ya hecho sobre estas tecnologías. Y nuestro blog va a compartirlo contigo a partir de ahora. Serán varios capítulos semanales. Este manual presenta una descripción general de los materiales que componen el suelo y el asfalto, así como los métodos y equipos adecuados para su compactación.
Se plantea también el tema de la pavimentación de asfaltos, así como las técnicas y equipos para fresado a frío. La finalidad principal de ese manual es la de auxiliar el importante grupo de empleados, contratistas y consultores involucrados con actividades de compactación, pavimentación y fresado. Él también puede ser útil a estudiantes y otras personas que buscan una introducción a tales temas.
La compactación se define como el proceso de aumentar la densidad y reducir el índice de vacíos de un material a través de la aplicación de fuerzas externas estáticas o dinámicas. Es necesaria en varias áreas del sector de construcción, ya que mejora diversas propiedades del suelo. Las páginas siguientes describen resumidamente las aplicaciones más comunes – carreteras, calles, autopistas, aeródromos, presas de tierra, terraplén de ferrocarriles y fundaciones de construcciones. Otras aplicaciones incluyen áreas de parqueo, patios de almacenaje, áreas deportivas, industriales y residenciales, construcciones de puertos, embalses y revestimientos de canales.
En el campo de la construcción, las propiedades de soporte de carga y la estabilidad de enrocados, suelo, asfalto y concreto, su impermeabilidad y su capacidad de carga están todas correlacionadas a la calidad de la compactación del material. Para ilustrar la importancia de la compactación, un aumento de un por ciento en la densidad normalmente corresponde a un aumento de por lo menos un 10 al 15% en la capacidad de sustentación, pudiendo variar con el tipo de suelo compactado.
A pesar de la compactación poder ser responsable de solo 1 al 4% de los costos totales de la construcción, su función en la calidad y en la vida útil de un proyecto acabado es inestimable. Si la compactación se hace de manera inadecuada o incorrecta, es probable que ocurran recalcaduras y otros defectos, resultando en altos costos de restauración y/o manutención.
En varias de las aplicaciones mencionadas, principalmente en el caso de carreteras, aeropuertos y áreas de parqueo y almacenaje, la vida útil de la construcción también depende de la calidad del revestimiento. En el caso del concreto asfáltico, el nivel de compactación es decisivo a su solidez, resistencia al desgaste, impermeabilidad y durabilidad. Además, la uniformidad correcta de la superficie, el espesor uniforme de la capa y las clases correctas e inclinaciones transversales son todas necesarias para una vida útil duradera y de baja manutención. Consecuentemente, el desempeño de los equipos de pavimentación es, en muchos aspectos, crucial a la calidad final del revestimiento.
Estructuras en suelo y asfalto
El diseño de una estructura en suelo debe tener en cuenta varios factores, tales como la carga, condiciones ambientales, materiales disponibles y el clima. Las cargas pueden variar, dependiendo del tipo de estructura. Sin embargo, el objetivo más importante es distribuirlas a lo largo de la estructura. Los tipos más comunes de carga son el tráfico de vehículos, construcciones y la presión ejercida por el agua.
En una carretera, por ejemplo, la carga se distribuye a través de diferentes capas. La mayor parte de la carga debe estar distribuida en la capa más superior, disminuyendo en las capas subsecuentes de la carretera. Las varias capas necesitan soportar el peso de la capa superior, así como la carga del tráfico.
Cualquier estructura afecta y es afectada por su ambiente, hay que considerarlo durante la fase de construcción. Hoy día, los contratistas buscan reciclar materiales del plantel de obras para reducir la presión en las canteras y la necesidad de explorar locales intocados. En la medida de lo posible, ellos elegirán utilizar materiales locales como filler y para producir el asfalto. Traer materiales de otros locales no sólo afecta negativamente los costos como también el medio ambiente. A veces es inevitable transportar materiales cuando, por ejemplo, la mescla asfáltica necesita poseer propiedades especiales.
También se debe considerar el efecto del clima durante el período efectivo de la construcción y la vida útil de la estructura. En climas fríos, se debe considerar el efecto de las escarchas y el riesgo de grietas causadas por bajas temperaturas en el asfalto. En climas cálidos, se debe dar la atención debida a la estabilidad de las capas del asfalto, para minimizar el riesgo de deformación.
En todas esas condiciones, la compactación posee un importante significado en la función de la estructura, en su vida útil y en los costos de manutención.
Carreteras
Hay varios tipos de carretera, desde pequeños caminos vecinales hasta grandes autopistas con múltiples carriles. El principal criterio conferido a una carretera es que ella debe ser capaz de transportar personas y bienes de manera segura, rápida, económica y confortable. Para eso, hay ciertas demandas con relación al local de construcción de las carreteras, a la uniformidad y al grado de adherencia de su superficie.
Las carreteras se construyen en terraplén o en un corte del suelo, siendo compuestas de varias capas: sublecho, base, binder y capa de rodamiento. (Vea el diagrama.) A veces se necesita una base reforzada por cemento para aumentar la capacidad de carga de la carretera.
Ferrovías
En muchas partes del mundo, las ferrovías aun son la principal forma de transporte de bienes, pasajeros y materiales pesados, tales como carbón y otros minerales.
Las ferrovías son construidas de acuerdo con los mismos principios de las carreteras, con excepción de las capas superiores. El lecho de balasto en la parte superior sirve para impedir desplazamientos de los durmientes. Para la construcción de ferrovías de alta velocidad, requisitos considerablemente más rigurosos son atribuidos en la construcción del sublecho y balasto.
Aeropuertos
Las pistas de despegue, las áreas de rodaje y los patios de maniobras están todos expuestos a cargas pesadas en complejos aeroportuarios. Están construidos de la misma manera que las carreteras, pero las especificaciones son mucho más rigurosas. Además, en ninguna circunstancia la superficie debe romperse, para impedir que piedras sueltas acaben entrando en las turbinas de los aviones.
Fundaciones de edificaciones y puentes
Varios tipos de fundaciones necesitan también de cierto grado de compactación en su base. En el caso de radiers, por ejemplo, el trabajo de compactación se hace, esencialmente, de la misma forma que las carreteras hasta la capa de base.
Canales
Los canales deben ser diseñados y construidos para soportar la enorme presión ejercida por el agua. Además, deben ser estanques para que no haya escapes y tienen que ofrecer protección contra el riesgo de erosión causada por el pasaje constante de agua.
El fundo del canal debe ser nivelado y compactado. En seguida se coloca una capa filtrante, compuesta de arena y grava y sobre ella una capa de sellado de suelo fino, cemento o asfalto. Siempre hay una cierta cantidad de escape a través del sellado y el filtro asegura que el agua no se lleve el sellado. Si se utiliza suelo fino como capa de sellado, se debe cubrirlo con una capa resistente a la erosión. Es de extrema importancia que las varias capas sean correctamente compactadas, para evitar grietas en la capa de sellado.
Presas de Tierra
Hay ciertas similitudes entre las propiedades funcionales de los canales y de las presas de tierra, pero están construidos de maneras diferentes.
Una presa de tierra posee un núcleo de material impermeable, tal como suelo fino o asfalto. En uno de los lados del núcleo hay un filtro y, del lado externo de la presa, bermas. El núcleo impermeable y el filtro poseen la misma función de la capa de sellado y del filtro en un canal, mientras las bermas mantienen las varias capas en su debido lugar. La superficie de la pared de la presa está expuesta a una enorme presión ejercida por el agua; algunas presas tienen más de 100 m de altura. El borde también ofrece protección contra erosión. Una construcción alternativa permite una capa de concreto o asfalto río arriba, en lugar de utilizar un núcleo impermeable.
El núcleo está compuesto por suelo impermeable (limo y arcilla) o asfalto. Es importante utilizar suelo con propiedades similares y que no haya laminación (estratificación) durante la compactación.
El filtro consiste en arena y grava y sirve para mantener el material del núcleo en su debido lugar, una vez que el agua ejerce presión en el núcleo. Es inevitable que el agua infiltre el núcleo, pero es importante mantener esta tasa baja.
El borde puede consistir en prácticamente cualquier tipo de material de relleno, pero el enrocado es el más común. Es importante que las superficies río abajo y río arriba sean protegidas contra erosión.
