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Una autopista a detalle

En octubre pasado fue inaugurada esta autopista de cuota, de cuatro carriles, que acortó la distancia entre Monterrey y Saltillo.
Fue ISOLUX Corsán –a través de su concesionaria de la Autopista Monterrey Saltillo (CAMS), SA de CV– la empresa a la que la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) le otorgó la pavimentación de la autopista Saltillo–Monterrey, mediante la concesión para construir, operar, explotar, conservar y mantener por 30 años el Libramiento Norponiente de Saltillo y la Autopista Saltillo– Monterrey. Una vez autorizado el cambio de especificación de pavimento flexible a rígido por parte de la SCT, ISOLUX asignó a CEMEX Concretos SA de CV el suministro y colocación de concreto hidráulico para pavimento. Dentro del cambio de especificación se incluyó un procedimiento de fabricación y colocación de base cementada. Estos trabajos también fueron realizados por CEMEX Concretos.

En términos generales, esta propuesta comprendió la construcción de un pavimento de tipo rígido, mediante losas de concreto hidráulico con pasajuntas en las juntas transversales, apoyadas sobre una base estabilizada con cemento Pórtland, para sustituir el pavimento asfáltico considerado en el proyecto ejecutivo entregado por la dependencia licitante. Esta alternativa de pavimentación fue propuesta tomando en cuenta todos los aspectos involucrados en el proyecto de la carretera, como son: estudios geotécnicos; estudios de aforos; condiciones de operación; medio ambiente; geometría del camino; costos de construcción y de conservación, así como las experiencias locales en construcción de obras similares, como es, por ejemplo, el efecto de pulimento del agregado. También se consideraron los beneficios que ofrecen los pavimentos de concreto hidráulico, como son: economía, seguridad y capacidad estructural, por citar sólo algunos. Cabe señalar que la construcción de la autopista inició en el estado de Coahuila –en el entronque Ojo caliente I– terminando en el municipio de Santa Catarina, Nuevo León.

Método de diseño
Para el diseño de la estructura de pavimento se utilizó el método AASHTO. La estructura de pavimento quedó conformada por una losa de concreto hidráulico de 32,31 y 20 cm de espesor dependiendo del aforo vehicular, con módulo de ruptura a la tensión por flexión (MR) de 48 kg/cm², medida a los 28 días de edad.
También se contó con una base estabilizada de 15 cm de espesor, modificada con cemento Pórtland en una proporción de 4%, con respecto a la masa del material pétreo, para obtener una resistencia a la compresión simple mínima de 25 kg/cm2, medida a los 28 días de edad. Para el proceso de fabricación de la base estabilizada con cemento Pórtland, así como para su tendido y conformación se utilizó una máquina de estabilización y dosificadora de lechada. Este procedimiento permitió obtener un material homogéneo, con la proporción exacta de sus componentes. Además, se usó equipo de compactación para cerrar la textura de la base. Sobre la capa de base estabilizada, terminada y limpia en su superficie, se procedió a colocar una emulsión asfáltica catiónica de rompimiento lento, especial para impregnación o superestable, mediante el proceso de riego, en una proporción de 1 litro por metro cuadrado.

 

Grandes beneficios

Una de las muchas ventajas de los pavimentos de concreto hidráulico es su bajo costo de conservación por la durabilidad que tienen, requiriendo menos trabajos de mantenimiento, lo que impacta principalmente en los usuarios y en la economía regional, por la disminución de los costos por demora que se reflejan en los precios de los bienes y servicios; es decir, no se generan sobrecostos en el transporte.
Por su parte, si entendemos por costo de operación el costo que le produce el vehículo a un usuario por circular sobre una superficie de pavimento determinada, que en este caso se trata de diferenciar del costo de operación dada la geometría de la carretera, con el pavimento de concreto hidráulico se apreciará una reducción en este concepto, debido a que la velocidad de circulación de los vehículos será constante, sin cambios de marcha por baches o deformaciones en la superficie del pavimento, que en ocasiones llega a dañar el sistema de suspensión de los vehículos. Ademas, por la misma marcha constante del vehículo, se tienen menores consumos de aceite, combustible y menor desgaste de las llantas. Además, comparando los precios del concreto asfáltico y del hidráulico, las cotizaciones actuales indican un costo de construcción menor con el concreto hidráulico por cada metro cúbico ya colocado, es decir, por unidad de obra terminada.
En materia de seguridad, los principales beneficios que se obtienen con los pavimentos de concreto hidráulico se basan en las características de estos pavimentos. Por su rigidez, no se presentan deformaciones en su superficie como roderas o arriñonamientos que propician la acumulación del agua de lluvia, evitando el efecto de acuaplaneo de los vehículos, entendiendo por acuaplaneo a la pérdida de contacto entre la llanta del vehículo y la superficie de rodamiento, por la presencia de una capa de agua. Para efectos de frenado, este tipo de pavimentos cuenta con un texturizado longitudinal y transversal, que cumple con el coeficiente de fricción que especifica la Secretaría, por más tiempo. Otro aspecto en el tema de seguridad que ofrecen los pavimentos de concreto hidráulico, es el de la reflexión de la luz ya que su color claro permite una mejor visibilidad durante la noche y en condiciones de neblina. Además, con la nueva tecnología para pavimentos de concreto hidráulico, se tienen mayores rendimientos en su construcción, disminuyendo el tiempo de los trabajos de pavimentación.

Construcción de las losas de concreto hidráulico
Por rapidez y eficiencia en el proceso de construcción del pavimento, se requirió contar con un ancho de corona de 23.50 m a nivel de terracerías o capa subrasante y de 23.00 m a nivel de la sub-base. Esta sección permitió contar con un sobreancho a cada lado de las losas de pavimento, para permitir el paso del equipo de pavimentación, así como para contar con el área necesaria para los trabajos de acabado. La construcción de la losa se ejecutó de acuerdo con lo indicado en la Especificación Particular para la Construcción de Losas de Concreto Hidráulico, que marca las siguientes características:

a) El tendido del concreto hidráulico deberá realizarse con dos máquinas extendedora de concreto autopropulsada de cimbra deslizante, capaz de esparcir, vibrar, enrasar y terminar el concreto en una sola pasada y con el espesor indicado en el proyecto.

b) La construcción de la losa de concreto deberá efectuarse por etapas, en dos franjas de 10.5 m cada una.

c) El espaciamiento entre las juntas transversales de contracción será de 4.50 metros.

d) Las barras pasajuntas deberán estar apoyadas sobre monturas o silletas de alambrón, las cuales deberán anclarse a la capa de apoyo de la losa a fin de evitar desplazamientos durante el proceso de colado. También se considerará la colocación automática de las pasajuntas si la máquina pavimentadora cuenta con el dispositivo para inserción de barras.

e) Las pasajuntas se engrasarán previamente en forma uniforme en por lo menos la mitad de la longitud con aceite mineral o grasa, para evitar su adherencia con el concreto, asegurando con ello el movimiento libre de las mismas.

f) Para la aceptación de la superficie terminada de la losa se requerirá realizar una evaluación del perfil longitudinal del camino y la medición del índice de fricción, de acuerdo con la especificación particular de referencia.

Conviene subrayar que la apertura al tránsito vehicular del pavimento no se realizó antes de 14 días contados a partir de la terminación del pavimento, y hasta que el concreto hubiera alcanzado una resistencia del 80% de la de proyecto como mínimo. Para la producción del concreto, transporte y tendido se usó una pavimentadora de cimbra deslizante, dos texturizadoras y curadoras, así como dos plantas de mezclado central.

Proceso de colocación del concreto
Se usaron dos máquinas pavimentadoras de cimbra deslizante, con apoyo en 4 tracks. El concreto se transportó en camiones de volteo para depositarlo directamente enfrente de las pavimentadoras. Éstas a su vez, realizaron el proceso de extendido, vibrado, aplanado y colocación de pasajuntas por medio de DBI. Inmediatamente atrás de las pavimentadoras, circulaba el equipo para el texturizado longitudinal y transversal, colocando la membrana de curado para impedir la evaporación en exceso del agua de la mezcla. El acabado del pavimento se hizo con un equipo de texturizado y curado.

El acabado superficial longitudinal del concreto recién colado se realizó entre los 15 y 20 minutos después de haberse iniciado el colado mediante el arrastre de tela de yute húmeda o pasto sintético. Inmediatamente después se realizó el texturizado transversal mediante una rastra de alambre en forma de peine con una separación variable entre dientes de 20 mm en promedio, en todo lo ancho de la superficie pavimentada. Esta operación se hizo cuando el concreto marcaba un estado plástico que permitió la penetración del peine en una profundidad de 3 a 6 mm, pero lo suficientemente seco para evitar que el concreto fluyera hacia los surcos.

 

Creación de juntas
Los pavimentos de concreto hidráulico tienen la capacidad de absorber los movimientos producidos por los cambios de temperatura. Estos movimientos –debidos a las dilataciones y contracciones– producen agrietamientos que se controlan con la construcción de juntas. Éstas deben proveer una adecuada transferencia de carga entre losa y losa, y lograr un trabajo eficiente de conjunto. Para garantizar la transferencia de carga fue necesario la aplicación de barras pasajuntas (varillas lisas) en las juntas transversales.
La formación de juntas fue realizada mediante el proceso de corte de las losas, cuando el concreto presenta las condiciones de endurecimiento propicias para su ejecución y antes de que se dieran agrietamientos no controlados. Fue importante iniciar el corte en el momento adecuado, ya que un corte prematuro puede generar despostillamiento en las juntas mientras que uno tardío permite que el concreto defina aleatoriamente su agrietamiento. Por su parte, la limpieza de las juntas es necesaria para evitar que dentro de ellas se alojen materiales incompresibles y para permitir una perfecta adherencia entre el sellador y el concreto. Finalmente, se aplicó el material de sello mediante una bomba equipada con un pistón. Este material fue elástico, resistente a los efectos de combustibles y aceites automotores, con propiedades adherentes con el concreto y que permite las dilataciones y contracciones que se presenten en las losas sin agrietarse. c

Texto y fotos: Yolanda Bravo Saldaña
Imágenes e información: CEMEX Concretos (Dir. Pavimentos).

 

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