Los pavimentos rígidos se denominan así porque la estructura del pavimento se deforma muy poco bajo carga debido al alto módulo de elasticidad de su capa superficial. Una estructura de pavimento rígido se compone típicamente de una capa superficial de PCC construida sobre (1) la subrasante o (2) una capa base subyacente. La estructura del pavimento, debido a su relativa rigidez, distribuye las cargas sobre una amplia área con sólo una, o a lo sumo dos, capas estructurales (ver Figura 1).
Figura 1. Esta sección describe la estructura típica del pavimento rígido que consiste en:
Capa superficial
Esta es la capa superior, que consiste en la losa de PCC.
Capa de base
Es la capa que se encuentra directamente debajo de la capa de PCC y generalmente está formada por áridos o por una subrasante estabilizada.
Capa de subbase
Es la capa (o capas) que se encuentra debajo de la capa de base. Una subbase no siempre es necesaria y, por lo tanto, a menudo puede omitirse.
Elementos estructurales
Una estructura típica de pavimento rígido (véase la Figura 2) consiste en la capa superficial y las capas de base y subbase subyacentes (si se utilizan). La capa superficial (hecha de PCC) es la más rígida (medida por el módulo de resistencia) y proporciona la mayor parte de la resistencia. La capa superficial (hecha de PCC) es la más rígida (medida por el módulo de resistencia) y proporciona la mayor parte de la resistencia. Estructura básica del pavimento rígido
Capa superficial
La capa superficial es la capa en contacto con las cargas de tráfico y está hecha de PCC. Proporciona características como la fricción (véase la figura 3), la suavidad, el control del ruido y el drenaje. Además, sirve como capa de impermeabilización de la base, subbase y subrasante subyacentes. El grosor de la capa superficial puede variar, pero suele oscilar entre 150 mm (6 pulgadas) (para cargas ligeras) y 300 mm (12 pulgadas) (para cargas pesadas y tráfico intenso). La figura 4 muestra una capa superficial de 300 mm (12 pulgadas).
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Capa base
La capa base está inmediatamente debajo de la capa superficial. Proporciona (1) una distribución adicional de la carga, (2) contribuye al drenaje y a la resistencia a las heladas, (3) un apoyo uniforme al pavimento y (4) una plataforma estable para el equipo de construcción (ACPA, 2001). Las bases también ayudan a prevenir el movimiento del suelo de la subrasante debido al bombeo de la losa. Las capas de base suelen construirse con:
- Base de áridos. Una simple capa de base de agregado triturado ha sido una opción común desde principios del siglo XX y sigue siendo apropiada en muchas situaciones hoy en día.
- Agregado o suelo estabilizado (ver Figura 5). Los agentes estabilizadores se utilizan para unir partículas que de otro modo estarían sueltas entre sí, proporcionando resistencia y cohesión. Las bases tratadas con cemento (CTBs) pueden construirse hasta un 20 – 25 por ciento de la resistencia de la capa superficial (FHWA, 1999). Sin embargo, las bases tratadas con cemento (CTBs) utilizadas en la década de 1950 y principios de 1960 tenían una tendencia a perder cantidades excesivas de material, lo que conducía al agrietamiento y asentamiento de los paneles.
- HMA de grado denso. En situaciones en las que se desea una alta rigidez de la base, las capas de base pueden construirse utilizando una capa de HMA de grado denso.
- HMA permeable. En ciertas situaciones en las que se desea una alta rigidez de la base y un excelente drenaje, las capas de base pueden construirse utilizando un HMA de gradación abierta. Investigaciones recientes pueden indicar algunos problemas significativos con el uso de ATPB.
- Hormigón magro (ver Figura 6). Contiene menos pasta de cemento portland que un PCC típico y es más fuerte que un agregado estabilizado. Las bases de hormigón magro (LCBs) pueden ser construidas hasta un 25 – 50 por ciento de la resistencia de la capa superficial (FHWA, 1999). Una base de hormigón magro funciona de forma muy parecida a una capa superficial de PCC normal y, por lo tanto, requiere juntas de construcción y se agrieta con el tiempo. Estas juntas y grietas pueden causar potencialmente grietas por reflexión en la capa de rodadura si no se ajustan cuidadosamente.
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Capa de subbase
La capa de subbase es la parte de la estructura del pavimento entre la capa de base y la subrasante. Funciona principalmente como soporte estructural pero también puede:
- Minimizar la intrusión de finos de la subrasante en la estructura del pavimento.
- Mejorar el drenaje.
- Minimizar los daños por acción de las heladas.
- Proveer una plataforma de trabajo para la construcción.
La subbase se compone generalmente de materiales de menor calidad que la capa base pero mejores que los suelos de la subrasante. Los materiales apropiados son los áridos y el relleno estructural de alta calidad. No siempre se necesita o se utiliza una capa de subbase.
Tipos
Casi todos los pavimentos rígidos se hacen con Hormigón de Cemento Portland (PCC). Los pavimentos rígidos se diferencian en tres categorías principales por sus medios de control de grietas:
Pavimento de hormigón liso unido (JPCP)
Este es el tipo más común de pavimento rígido. El JPCP controla las grietas dividiendo el pavimento en losas individuales separadas por juntas de contracción. Las losas suelen tener un carril de ancho y una longitud de entre 3,7 m y 6,1 m. El JPCP no utiliza ningún tipo de acero de refuerzo, pero sí barras de espiga y barras de unión.
Pavimento de hormigón armado unido (JRCP)
Al igual que el JPCP, el JRCP controla las grietas dividiendo el pavimento en losas individuales separadas por juntas de contracción. Sin embargo, estas losas son mucho más largas (hasta 15 m) que las de JPCP, por lo que el JRCP utiliza acero de refuerzo dentro de cada losa para controlar el agrietamiento dentro de la misma. Este tipo de pavimento ya no se construye en los Estados Unidos debido a algunos problemas de rendimiento a largo plazo.
Pavimento de hormigón reforzado continuamente (CRCP)
Este tipo de pavimento rígido utiliza acero de refuerzo en lugar de juntas de contracción para el control de grietas. Las grietas aparecen típicamente cada 1,1 – 2,4 m (3,5 – 8 pies) y se mantienen firmemente unidas por el acero de refuerzo subyacente. Informe técnico de la FHWA.