Reemplazo de pavimento con prefabricados de concreto

En proyectos de rehabilitación de pavimentos de concreto, generalmente el proceso de reemplazo de la losa consume mucho tiempo, y la ventana de tiempo para el cierre del carril para realizar el trabajo es bastante corto. La suspensión de un carril en autopistas principales o en vías urbanas no puede exceder de 8 horas, y normalmente se programa durante la noche, cuando el tráfico es bajo.

Antes de comenzar las actividades de construcción -pero durante la ventana de tiempo del cierre de carril- hay que instalar barricadas, las cuales deberán ser retirarlas antes de poner el pavimento en servicio. Esto consume por lo menos 1,5 horas de las 8 horas planeadas para el cierre del carril, dejando solo 6,5 horas para las actividades de construcción. Durante estas 6,5 horas, el contratista corta el segmento deteriorado de losa o la losa entera, remueve y retira las piezas de concreto, repara cualquier daño en la base, realiza perforaciones en el concreto adyacente, inyecta resina epóxica y ancla las nuevas dovelas a las perforaciones. Finalmente prefabrica el segmento o la losa en el lugar de reemplazo, usando una mezcla de concreto de alta resistencia temprana. Es ideal que la última losa sea fundida aproximadamente 4 horas antes de la hora de apertura del carril. Con esto se da tiempo suficiente para el curado del elemento, de tal manera que el concreto alcance la resistencia requerida para soportar los esfuerzos del tráfico sin deteriorarse.

Con un plazo tan limitado y con un proceso de construcción tan exigente, se pueden reemplazar de 5 a 10 losas o segmentos de losa durante el periodo de cierre de la vía. Así que cuando el proyecto exige cambiar cientos o miles de segmentos de losa, la necesidad de mantener el tráfico prolongará por largo tiempo la terminación del proyecto, afectando su costo final.

En Florida, Estados Unidos, la mezcla de concreto debe diseñarse para que al momento de poner el pavimento en servicio, tenga una resistencia de 15 MPa, siguiendo todas las especificaciones técnicas de las autoridades competentes. Por supuesto, a los contratistas les gustaría alcanzar esa resistencia en el menor tiempo posible para lograr reemplazar más losas durante cada cierre de la vía. Esto requiere que la mezcla de concreto tenga una cantidad de cemento cercana a 595 kg/m3, una dosis alta de acelerante y baja relación agua/material cementante. Sin embargo, al momento de poner el pavimento en servicio, la losa estará altamente susceptible a la fisuración, causada principalmente por la alta contracción y/o presión térmica inducida por el contenido excesivo de cemento y acelerante en la mezcla. La fisuración prematura es un gran problema que contratistas y autoridades afrontan con frecuencia, y es el principal motivo de discrepancia entre las dos partes sobre las causas y las responsabilidades de reparación. 

Resolviendo los desafíos

Las autoridades emprendieron un proyecto de investigación con el objetivo de desarrollar un método que emplea paneles prefabricadas temporales y concreto autocompactante (SCC, por sus siglas en inglés) para acelerar el proceso de reemplazo de la losa. Los principales objetivos de la investigación fueron incrementar la productividad de los contratistas, reducir las interrupciones de tráfico y ganar tiempo para completar la construcción, reducir el costo del proyecto y minimizar la fisuración prematura.

Los paneles fueron puestos a prueba con múltiples ciclos de camiones pesados y no mostraron fallas ni fisuración en la nueva losa de reemplazo. El método fue validado para disminuir el tiempo de instalación de los paneles, agilizar la descarga de la mezcla de concreto, así como mantener la trabajabilidad y la resistencia temprana de la mezcla.

Descripción del método

El método de reemplazo acelerado de losa incluye la instalación de dos paneles prefabricados temporales en el lugar a intervenir, luego de haber removido los segmentos deteriorados de la losa. En ese momento, se da la vía al servicio, manteniendo los paneles prefabricados el tiempo necesario, según el cronograma de la obra. Una vez se pueda realizar un nuevo cierre, se remueven los elementos prefabricados, se instalan las barras de transferencia de carga y se vacía la mezcla de concreto autocompactante, formando así la losa de reemplazo permanente. Los paneles prefabricados removidos se reutilizan en nuevas secciones a rehabilitar. El método de reemplazo basado en dos componentes (prefabricados y concreto autocompactante) ha tenido buena acogida para el reemplazo de pavimentos deteriorados. Para que este método funcione adecuadamente, los segmentos deben ser de 1,80 m, 2,40 m, 3,00 m, 3,60 m ó 6,10 m de largo x 3,65 m de ancho. Si el ancho del segmento deteriorado supera 3,65 m, entonces toda la losa debe ser reemplazada completamente usando solamente la mezcla de concreto autocompactante y sin usar paneles prefabricados.

Diseño de los paneles prefabricados temporales 

En este método se utilizan 2 paneles estándar. Sus dimensiones son 1,73 x 3,58 x 0,23 m y 1,13 x 3,58 x 0,23 m. Individualmente o combinados, estos paneles cabrían en las secciones estándar de reemplazo (1,80   x 3,65 m), (2,4 x 3,65 m), (3,00 x 3,65 m), o (3,6 x 3,65 m). Nótese que las dimensiones de los paneles prefabricados son 7 cm (3’’) más cortos que las dimensiones del área a reparar. Esto crea una brecha entre los bordes de los paneles y los lados de la sección abierta para facilitar la instalación y remoción de los paneles. Se asume que las dimensiones totales de las losas son 6,10 x 3,65 x 0,23 m (20’ x 12’ x 9”). Si las dimensiones de la losa son diferentes, las del panel prefabricado pueden ser modificadas en proporción a las dimensiones de la losa en particular. También, si el espesor promedio del pavimento es diferente a 0,23 m (9’’), el espesor del panel prefabricado podría ser modificado para igualarlo al del pavimento. Esta medida se determina mediante núcleos tomados al pavimento de concreto.

Resumen de los pasos de construcción

Durante el primer cierre