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El nuevo pavimento para una autopista ecuatoriana fue formado por una capa inferior de concreto compactado con pavimentadora, y una capa superior de concreto vibrado con desarrollo rápido de resistencia. Este tipo de pavimento permite la puesta en servicio rápido además de proporcionar un acabado a la superficie con adecuadas características antideslizantes. A partir del análisis de costos totales a lo largo del ciclo de vida, se mostró que la solución propuesta es más económica que otras alternativas. Tanto los resultados de los ensayos en laboratorio como las conclusiones extraídas de algunos tramos de ensayo de corta longitud se utilizaron para redactar las recomendaciones para la construcción del pavimento de la autopista.

Si bien en los pavimentos compactados con pavimentadora construidos con los equipos actualmente en uso se están obteniendo buenos resultados desde el punto de vista de regularidad superficial, no han podido ser utilizados aún en vías de tráfico rápido, debido a las recomendaciones internacionales sobre el acabado superficial de estas vías. Las vías de concreto convencional tienen diferentes tipos de acabado; e más común es el estriado en dirección perpendicular al eje de la vía. Ese tipo de acabado no se consigue aplicando en el compactado con pavimentadora. El estriado se recomienda para autopistas para mejorar la adherencia entre los neumáticos y el pavimento y evitar el hidroplaneo de los vehículos sobre pavimentos mojados. Ante esta situación, el Centro Técnico del Hormigón del Ecuador analizó laposibilidad de efectuar un pavimento combinado compuesto por una capa inferior compactada con pavimentadora, y otra superior de concreto de apertura rápida al tráfico (fast track) de forma tal que ambos elementos trabajen estructuralmente en conjunto, a fin de utilizar al máximo la capacidad estructural de ambos elementos, teniendo en cuenta el éxito de algunas experiencias realizadas en otros países.

Justificación técnica

Desde hace años se emplea el reforzamiento de concreto sobre pavimentos existentes de concreto que, por el deterioro debido al uso o por incrementos en los volúmenes de tráfico, necesitan un aumento de su espesor. El reforzamiento de concreto utilizado consiste en capas de concreto nuevas colocadas sobre pavimentos con algunos años de vida. Para conseguir la adherencia idónea entre el concreto de reforzamiento y el del pavimento existente, debe tratarse la superficie de este último a fin de retirar el material descompuesto o defectuoso y darle rugosidad a dicha superficie. Sobre esa superficie limpia, libre de impurezas y absolutamente seca, se coloca el concreto nuevo sin que sea necesario extender previamente ningún puente de unión.
El procedimiento propuesto consiste en colocar la capa de fast track (reforzamiento) sobre la capa de compactado con pavimentadora (pavimento antiguo).
La diferencia fundamental con este procedimiento es que entre la colocación de ambas capas sólo debe mediar un tiempo muy corto, no mayor de 24 horas, para garantizar la adherencia. Para conseguirlo se necesitan dos pavimentadoras: la primera coloca el compactado, y la segunda extiende el fast track. Desde el punto de vista de ejecución y uso de equipos, esta solución es factible; para el transporte del concreto compactado con pavimentadora se deben utilizar camiones volquetes, en tanto que para el del fast track se usan camiones mezcladores. Dada la rapidez con la que el fast track alcanza la suficiente resistencia para soportar el tráfico, el pavimento puede ponerse en servicio tan pronto como las juntas hayan sido aserradas y selladas; es decir, entre 48 y 72 horas después de la colocación del compactado con pavimentadora.

Justificación económica

El contenido usual de cemento por metro cúbico para pavimentos de compactado con pavimentadora es de alrededor de 330 kilos. Si se utiliza una combinación bicapa, con una capa inferior en compactado con pavimentadora de dos tercios de la altura total con un contenido de 250 kg/m3 de cemento y una capa superior de un tercio de dicha altura, con un concreto fast track de 450 kg/m3, se obtienen costos similares a los de la solución de compactado con pavimentadora sin fast track. Esto es factible a condición de que dicha altura total sea igual o superior a 23 cm, espesor que es usual en vías de gran densidad de tráfico y en autopistas de tráfico rápido. Por un costo no superior al del compactado con pavimentadora, se pueden construir vías con las características requeridas para tráfico rápido y pesado.
Las cifras demostraron que, sin incrementar los costos, se pueden construir pavimentos con la combinación de compactado con pavimentadora y fast track, que tengan las mismas características de rodadura de los pavimentos de concreto convencional, con la ventaja de que pueden ser puestos en servicio dentro de las 48 horas posteriores a su construcción. El análisis comparativo de costos de pavimentos se preparó con base en cinco diseños de firmes estructuralmente equivalentes. Dos de los diseños correspondieron a soluciones en mezcla bituminosa, y tres a soluciones en concreto hidráulico, de las cuales los dos últimas son con compactado con pavimentadora.
Cuando los pavimentos a comparar están diseñados para soportar las mismas cargas, durante el mismo número de años, se considera que son estructuralmente equivalentes.
Para realizar el análisis comparativo se tomaron en cuenta los siguientes parámetros:

Procedimientos constructivos
Las dos capas que constituyen el pavimento en este sistema deben tener adherencia total para garantizar que trabajen estructuralmente en conjunto, como si fuera una sola capa con un espesor igual a la suma de las capas de compactado con pavimentadora y del fast track. El análisis teórico, los ensayos de laboratorio y las pruebas de campo han demostrado la total factibilidad del sistema; sin embargo, como en toda obra de ingeniería, es necesario adoptar un cuidadoso procedimiento constructivo, bajo la vigilancia de profesionales que comprendan los funda.

Trabajos de colocación
Una de las condiciones más importantes para conseguir buenos resultados en la extensión de una capa de compactado con pavimentadora es que la planta productora del concreto pueda suministrar en forma regular el volumen previsto para el avance de la obra. Al respecto, debe existir:
• Planta portátil de mezclado de concreto de tambor horizontal con doble eje de paletas mezcladoras.
• Capacidad de producción: 40 m3/ hora con pavimentadora y 60 m3/hora (fast track).
El mantener un ritmo de entre 40 y 50 m3 por hora permite realizar en mejores condiciones los trabajos complementarios, como la compactación adicional con rodillos y el corte de las juntas de contracción. El transporte del concreto de la planta a la obra debe hacerse con camiones volquete. El uso de camiones mezcladores no es recomendable por el bajo contenido de humedad del concreto y la velocidad de descarga limitada por ese tipo de concreto.
Para evitar la pérdida de humedad del concreto hasta ser descargado en la tolva de la pavimentadora, la caja de los camiones que lo transportan debe estar cubierta con lonas. El uso de productos retardadores de evaporación, pulverizados en la parte superior del concreto durante su transporte hasta la obra, es recomendable. Es indispensable que se tomen medidas para que los contenidos de humedad del concreto tengan el mínimo posible de variaciones.

Extensión de compactado con pavimentadora
Cuando el ancho de la calzada es mayor que el máximo que la pavimentadora puede colocar (generalmente 7,50 m), se recomienda construir previamente guías de concreto para garantizar la adecuada ejecución de las juntas longitudinales. Cuando el ancho de la vía es igual o menor que 7,50 m, no se requiere de guías laterales de concreto pero se debe trabajar con los sensores de la máquina apoyados sobre cables tensados que señalen con total precisión, controlada topográficamente, el perfil longitudinal de la vía. La alimentación de la pavimentadora con el concreto transportado debe hacerse en forma continua, ya que las paralizaciones prolongadas producen alteraciones en el nivel de la capa que se coloca.

Suministro del fast track
En el caso de la capa compactada con pavimentadora, una de las condiciones más importantes para conseguir buenos resultados en la extensión de la capa de fast track es que la planta productora del concreto pueda suministrar de forma regular el volumen previsto para el avance de la obra. Debe haber una perfecta coordinación en la producción de los dos tipos de concreto para permitir que la colocación de las dos capas se efectué de acuerdo con los ritmos programados. No debe olvidarse que esta segunda capa, la de fast track, tiene que ser colocada con el mínimo desfase en tiempo, con respecto a la de compactado con pavimentadora.
Esta condición es necesaria para garantizar la adherencia entre las dos capas.

Extensión del fast track
Para colocar el fast track debe utilizarse una pavimentadora provista de vibradores de aguja que pueda extender capas de un espesor mínimo de 7 cm. La alimentación del concreto debe hacerse lateralmente mediante camiones mezcladores, de manera que no circulen sobre la capa de compactado con pavimentadora recién colocada para evitar que su superficie se contamine con materiales arrastrados por los neumáticos o por fugas de aceite o de agua de los propios camiones. Es muy importante que la superficie del compactado con pavimentadora permanezca libre de polvo, impurezas y humedad en el momento de colocar la capa de fast track para tener una buena adherencia entre las capas. La pavimentadora para el fast track debe ir extendiendo la capa de este material tan pronto como se hayan aserrado las juntas en el compactado con pavimentadora.

Acabado de la superficie
Con el control de niveles mediante los sensores de la pavimentadora debe conseguirse una buena regularidad de la superficie. Es recomendable, como en cualquier pavimento de concreto, utilizar pavimentadoras dotadas de maestras alisadoras y de accesorios para el acabado superficial.

Curado del concreto
Después de ejecutarse el acabado de la superficie, y con el fin de controlar las pérdidas de humedad y permitir que se produzcan las reacciones de hidratación, el aumento de resistencia y el desarrollo de la adherencia, ha de realizarse el curado del concreto.
Debe usarse un buen producto de curado con una dosificación de 350 a 400 g/m2. Dicho producto debe ser aplicado cuidadosamente, a fin de que no quede ningún sector sin ser cubierto. De haber alguna zona de la capa de compactado con pavimentadora sin cubrir con el fast track, debe cuidarse de no aplicar el producto de curado sobre la capa de compactado con pavimentadora.
En esas zonas el curado del compactado con pavimentadora solamente se debe llevar a cabo con yute húmedo con hojas de polietileno que eviten la evaporación, ya que el producto de curado perjudica la adherencia.
Con temperaturas bajas debe complementarse el curado del fast track colocando cobertores aislantes que retengan el calor de hidratación, a fin de acelerar el desarrollo de la resistencia.
Los cortes de las juntas a las distancias establecidas en el proyecto deben hacerse tan pronto como la consistencia del concreto permita llevarlos a cabo sin que se produzcan despostillamientos.
La profundidad del corte de la junta no ha de ser inferior a un tercio del espesor total de la capa. Se deben usar discos diamantados de 3 a 4 mm de espesor.
El corte de las juntas de la capa completa de 23 cm de espesor debe tener 8 cm de profundidad, de manera que alcance la capa de compactado con pavimentadora.
La distancia entre juntas ha sido fijada en 5 m para el ejemplo que se analiza. Debe cuidarse el situar las juntas iníciales del compactado con pavimentadora en la vertical de cada tercera junta de las previstas para el conjunto de la capa, a fin de que los cortes finales de 1/3 del espesor de la capa coincidan con los cortes iníciales ejecutados en la capa de compactado con pavimentadora.

Apertura al tráfico
Una de las ventajas de este procedimiento constructivo, aparte de su economía, es la posibilidad de la apertura al tráfico dentro de plazos muy cortos. Como el proceso completo de colocación de las dos capas y corte y sellado de juntas lleva unas 48 horas, puede permitirse el paso del tráfico después de 72 horas de iniciada la ejecución.