J09-Jaime Retamal - Experiencias e Innovaciones en el Uso de Pavimentos de Hormigón en la DV del MOP

Experiencias e Innovaciones en el Uso de
Pavimentos de Hormigón en la Dirección de
Vialidad del Ministerio de Obras Públicas
Dirección de Vialidad

TEMARIO
• Clasificación de los caminos en Chile
• Experiencia de la Dirección de Vialidad en Pavimentos de
Hormigón en la Región de Magallanes
• Innovaciones en Pavimentos de Hormigón
• Selección de Alternativas de Solución
• Conclusiones y Comentarios Finales

TEMARIO
• Clasificación de los caminos en Chile
• Experiencia de la Dirección de Vialidad en Pavimentos de
Hormigón en la Región de Magallanes
• Innovaciones en Pavimentos de Hormigón
• Selección de Alternativas de Solución
• Conclusiones y Comentarios Finales

CLASIFICACIÓN ADMINISTRATIVA DE LOS CAMINOS
Fuente: Tabla 2.101.102.A, Volumen N°2 del Manual de Carreteras, Ed. 2019

TEMARIO
• Clasificación de los caminos pavimentados en Chile
• Experiencia de la Dirección de Vialidad en Pavimentos de
Hormigón en la Región de Magallanes
• Innovaciones en Pavimentos de Hormigón
• Selección de Alternativas de Solución
• Conclusiones y Comentarios Finales

REGIÓN DE MAGALLANES Y DE LA ANTÁRTICA CHILENA
❑ Se ha ejecutado Pavimentos de
Hormigón desde hace más de 40 años.
• Por ejemplo, entre los años 1989 y
2000 se ejecutaron:
✓ En media faja entre Punta Arenas y
Puerto Natales hay 179 km de los
247 km que tiene la ruta.
✓ La Ruta 255-Ch entre Gobernador
Phillipi y Monte Aymond en media
pista con 127 km de los 142 Km.
❑ Y se ha ejecutado en carpeta asfáltica
solo 23 km de los 3.800 km que tiene la
red vial regional.
‣ En ambos casos la posibilidad de
construcción se vio posibilitada
por las Prioridades Presidenciales.

UN POCO DE HISTORIA EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
✓ Los primeros pavimentos se ejecutaron prácticamente a mano.
✓ En algunos sectores hay hormigones que datan de antes del año
1973, hormigones que siguen en uso a la fecha.
✓ Luego se incorporaron los trenes de pavimento con moldes fijos.
✓ Y desde el año 97 a la fecha se comenzó a usar pavimentadoras
con moldes deslizantes.
✓ Hoy la red pavimentada de la Región ya consta con 798 km,
representando el 20% del total de caminos.

PROYECTOS DE INGENIERÍA POR EJECUTAR EN HORMIGÓN
RUTA
Y - 65
Y - 71
9
Además,
LOCALIDAD
Porvenir – Manantiales, Provincia
de Tierra del Fuego
Porvenir – Onaissin, Provincia de
Tierra del Fuego
Puerto Natales – Cruce Ruta Y-150
(acceso al Parque Torres del
Paine) – Prov. Última Esperanza
LONGITUD RESTANTE
POR EJECUTAR (km)
TRAMO POR
EJECUTAR (km)
55 0,0 55,0
88,5 11,5 100,0
17 317,9 334,9
RUTA UBICACIÓN LONGITUD (km) ESTADO / ETAPA
Varias
Caminos interiores Parque
Nacional Torres del Paine
126,6
Diseños terminados, falta
ingresar proyecto al SEA

PRINCIPALES TRAMOS PAVIMENTADOS EN HORMIGÓN
❑ Ruta 9
247 km
❑ Ruta 255-Ch
142 km
❑Ruta Y-65
120 Km
❑Ruta 257-Ch
181 km
• Ruta 9
Punta Arenas – P. Natales (247 Km)
✓ Los principales hechos se presentan
entre los años 1980 – 1986 donde se
pavimentó media faja (ancho 3,5 m) entre
los km 54 – 232. Los pavimentos antes y
después de estos km ya estaban
construidos.
✓ Su complemento, la otra media faja,
se hizo entre los años 1996 al 2000, por
Prioridad Presidencial.

• Ruta 255-Ch (142 km)
✓ Al igual que la Ruta 9,
esta ruta se pavimentó en una
parte en media faja y otras a
ancho completo comenzando
el año 89 y terminando la
pavimentación el año 2000.
0
• Ruta 257-Ch (181 Km)
✓ Pavimentados entre los años 2000 y 2019, recientemente
entregado a servicio.
✓ En esta ruta se consideraron tramos de Pavimentos de espesor
optimizado (losas cortas) construyendo el primer tramo masivo en el año
2010 de 15 km y posteriormente uno de 20 km ambos entregados al uso.
✓ Esta ruta es transitada mayoritariamente por tránsito argentino
tanto de camiones como de vehículos particulares.

• Ruta Y-65 (120 Km)
✓ Hoy en ejecución con 10 km
terminados de 55 km desde 1 año y medio.
✓ Principalmente la conservación de
estas rutas son reposiciones de losas y
sellos de junta.
✓ Una de las preocupaciones es la brecha
que existe entre las edades de los
pavimentos que se pavimentaron en media
faja, que representan una gran cantidad de
km. Su diferencia de edad es de 15 años
app. y cuya reposición hay que planificar.
✓ El desafío del mantenimiento cobra
importancia toda vez que en la región no
hay concesiones (bajo tránsito) por ende se
debe conservar optimizando los recursos.

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EN CONSTRUCCIÓN AÑO 2019

COSTO PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EN CONSTRUCCIÓN
(*) No se incluye costo del contrato asociado a puente y a sistema de tratamiento de aguas servidas.
(**) No incluyen impuesto IVA por estar bajo Ley Navarino de franquicia tributaria.

SELECCIÓN DE ÁRIDOS

IMÁGENES DEL PROCESO CONSTRUCTIVO

SISTEMA DE CONTROL DE CALIDAD POR LABORATOIO REGIONAL
Los ensayes y análisis de Control de Calidad son efectuados
principalmente por el Contratista y validados por la Asesoría.
Entre estos:
• Metodología
• Protocolos
• Análisis de procesos
• Materiales constituyentes
• Diseño de la mezcla de hormigón
• Puesta en servicio

Todas las pruebas o ensayes son realizados en Laboratorios
Calificados de faenas y externos de la región, autorizados por el IF.
✓ Sistema de Resolución de controversias
(Laboratorio Nacional).
✓ Aceptación por parte del mandante
(Laboratorio Regional de Vialidad)
- Controles Aleatorios.
- Controles Receptivos.
✓ Los protagonistas de la ejecución de las
actividades de control de calidad son
los Laboratoristas Viales.
✓ Las propiedades que se desean
controlar son:
Resistencia, Docilidad y Durabilidad.

Los principales controles son:
‣Control de los Componentes del Hormigón
‣Dosificación Pavimento (Optimización Shilstone)
‣Control de las Humedades de los áridos.
‣Cancha de calibración para el proceso constructivo
‣Extracción de muestras en fresco
‣Docilidad (asentamiento Cono Abrams)
‣Control de Temperatura y medios ambientales
‣Contenido de Aire
‣Determinación de la densidad y rendimiento
‣Control de Uniformidad
‣Madurez
‣Control de Resistencias y espesores (Testigos)
‣Control de IRI y textura superficial

EJEMPLO DE RESULTADOS RECEPTIVOS: RESISTENCIAS
Evolución de la Resistencia en los años 2011 al 2013

EJEMPLO DE RESULTADOS RECEPTIVOS: RESISTENCIAS
Evolución de la Resistencia en los años 2014 al 2018

EJEMPLO DE RESULTADOS RECEPTIVOS: ESPESORES
Evolución de los Espesores en los años 2011 al 2014

EJEMPLO DE RESULTADOS RECEPTIVOS: ESPESORES
Evolución de los Espesores en los años 2017 al 2018

TEMARIO
• Clasificación de los caminos pavimentados en Chile
• Experiencia de la Dirección de Vialidad en Pavimentos de
Hormigón en la Región de Magallanes
• Innovaciones en Pavimentos de Hormigón
• Selección de Alternativas de Solución
• Conclusiones y Comentarios Finales

INNOVACIONES EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
Incorporaciones a Especificaciones Técnicas de Contratos en la
Dirección de Vialidad:
‣ Optimización de la granulometría mediante el Método
Shilstone.
‣ Diseño de pavimentos de hormigón con losas de geometría
optimizada.
‣ Incorporación de fibra estructural.
‣ Apertura al tránsito por Método de la Madurez.

OPTIMIZACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA MEDIANTE
MÉTODO SHILSTONE
Determinando los factores de grosor del árido (CF – Coarness Factor)
y factor de Trabajabilidad Ajustado (W Adj ) se verifica si la
combinación de estos dos valores sitúa a la dosificación de la mezcla
en la zona recomendada para hormigones de pavimento.
Gráfico de Trabajabilidad (tamaño máximo de árido de 20 mm)

❑ La primera difusión que se
hace de esta tecnología en
la D.V. fue mediante el
ORD. Nº 9371 del Director
de Vialidad, del 10 de
agosto de 2012, en él se
incluye un anexo con la
metodología de diseño de
losas de geometría
optimizada.
Diseño de Pavimentos de Hormigón con losas d
geometría optimizada
DISEÑO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN CON LOSAS
DE GEOMETRÍA OPTIMIZADA

DISEÑO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN CON LOSAS
DE GEOMETRÍA OPTIMIZADA
•Este método tiene por objetivo disminuir el espesor de la sección de hormigón
con respecto a los pavimentos de hormigón convencionales y reduce el largo de
las losas (largos entre 1,4 y 2,5 m).
Diseño AASHTO
Diseño Losas de Geometría Optimizada
•El procedimiento es un método mecanicista – empírico, cuyo concepto básico
de diseño es dimensionar las losas de tal manera que solo una rueda o set de
ruedas se apoyen en una losa a la vez, calculando el daño por fatiga que se
produce en los puntos críticos de la losa, y dado esto, determinar el espesor
correspondiente para las condiciones de suelo, alabeo, tránsito, etc.

INCORPORACIÓN DE FIBRA ESTRUCTURAL
❑ En Chile, el uso del hormigón con fibras está aumentando debido
a nuevas tecnologías de diseño de pavimentos que permiten
optimizar el espesor, para:
- Controlar las fisuras por fatiga, aumentado la capacidad última
de carga y la resistencia a la fatiga.
Efecto de la fibra
en el
agrietamiento

• El ensaye para la medición de la
resistencia residual que otorga el
aporte de las fibras se realiza de
acuerdo a la Norma ASTM C 1609.
• Los Laboratorios de Vialidad que
pueden realizar este ensaye son:
– Laboratorio Nacional de
Vialidad.
– Laboratorio Regional de La
Araucanía.
– Laboratorio Regional de Los
Lagos.
– Laboratorio Regional de
Magallanes y de la Antártica
Chilena.

APORTE DE LA FIBRA ESTRUCTURAL EN LA RESISTENCIA
Influencia de las fibras en la
resistencia a flexión a 28 días.
Comportamiento residual de
vigas con
y sin fibras

EJEMPLO CURVAS CARGA–DEFORMACIÓN
Curvas cargadeformación
para dosis
de 1,5 Kg/m 3 .
Ensayos a 28 días.
Curvas cargadeformación
para
dosis de 5 Kg/m 3 .
Ensayos a 28 días.

USO DE FIBRA ESTRUCTURAL EN CONTRATOS
Contrato
Hormigón
Cant. de
Muestras
Dosis de Fibra
(kg/m 3 )
Tipo de
Fibra
Edad de
Ensaye
R Mor Prom.
(MPa)
R Residual
Prom. (Mpa)
Cerro Sombrero I HF 5.3(80)40 75 2,5 Sintética 90 4,4 1,1
Cerro Sombrero HF 5.3(80)40 18 (*) 2,5 Sintética 90 4,4 0,8
Cerro Sombrero III HF 5.0(80)40 56 >2,5 Sintética 90 4,4 1,2
Plaza de la Ciudadanía HF 5.0(80)40 95 2,5 Sintética 90 4,2 1,0
Ruta G78, El Monte -
El Paico - Melipilla
Mahuidache – Misión
Inglesa
HF 5,3(80)40 14 >2,5 Sintética 28 5,3 1,4
H35(10)40 26 >2,5 Sintética 28 5,2 1,3
(*)
Muestras cortadas desde las losas en terreno.

MÉTODO DE LA MADUREZ
• Concepto que utiliza el principio de que la resistencia que el
hormigón alcanza a una determinada edad depende de las
temperaturas a las que ha estado sometido durante dicho
período.
• No reemplaza el muestreo con probetas de hormigón fresco
para el control de resistencia en obra.
• En pavimentos, permite estimar los tiempos para el corte de las
juntas de dilatación de las losas y dar al transito vehicular
pesado en menor tiempo.

Madurez o C*h
CONFIABILIDAD DEL MÉTODO
Horas

MÉTODO DE LA MADUREZ - PROCEDIMIENTO
• Procedimiento según ASTM C1074.
• Para dar a tránsito debe cumplir con un 75% de la resistencia
característica especificada estimada por el método de la
madurez.
• Se requiere preparar una serie de 15 probetas, que se curan en
condiciones estándar y se ensayan en laboratorio.
• En una de las probetas se coloca un sensor de madurez, en el
momento de llenarla.

MÉTODO DE LA MADUREZ - PROCEDIMIENTO
• Se ensayan pares de probetas sin sensores a los 2,3,5,7,10, 14 y
21 días.
• El Contratista deberá confeccionar una banda de trabajo con una
tolerancia de ± 10% en resistencia respecto de la curva original.

MÉTODO DE LA MADUREZ - PROCEDIMIENTO
• Se coloca un sensor para medir madurez en el hormigón vaciado
por el último camión de cada una de las jornadas de
pavimentación.
• Estos sensores deberán ubicarse al menos 20 cm alejados del
borde en la mitad del espesor de la losa y alejado de cualquier
enfierradura.

ALGUNOS EJEMPLOS DE APLICACION DE
INNOVACIONES EN CONTRATOS DE LA
DIRECCIÓN DE VIALIDAD

Reposición Ruta M-50, Cauquenes - Chanco, Sector Tutuvén –
Chanco, Tramos Dm 2.650 – Dm 4.000 y Dm 15.220 – Dm 28.600,
Comuna de Cauquenes, Provincia de Cauquenes, Región del Maule.
Método Shilstone: No
Losas de geometría optimizada: Sí
Fibra Estructural: No
Método de la Madurez: No
Espesor: 17 cm
Largo Losa: 2,2 m
Inicio Contrato: 08/07/2011
Plazo en días corridos: 710

Reposición Ruta M-50, Cauquenes - Chanco, Sector Los Ruiles-
Chanco, Tramo Dm 28.600,00 al Dm 42.177,15, Provincia de
Cauquenes, Región del Maule
Método Shilstone: Sí
Losas de geometría optimizada: Sí
Fibra Estructural: No
Método de la Madurez: Sí
Espesor: 19 y 20 cm
Largo Losa: 1,75 m
Inicio Contrato: 23/03/2018
Plazo en días corridos: 570

Reposición Pavimento Ruta 60-CH, Sector Camino La Pólvora,
Cruce Ruta 68 – Acceso Sur a Valparaíso, Tramo Dm 260 – Dm
16.680, Provincia de Valparaíso, Región de Valparaíso
Método Shilstone: Sí
Losas de geometría optimizada: Sí
Fibra Estructural: Sí
Método de la Madurez: Sí
Espesor: 23 cm
Largo Losa: 1,75 m
Inicio Contrato: 01/05/2015
Plazo en días corridos: 628
Tráfico: 189 millones de EE
Se fresa el pavimento asfáltico
existente

Mejoramiento Ruta 201 CH, Sector Coñaripe – Pellaifa, Tramo Dm
226,348 – Dm 14.898,016, Comuna de Panguipulli, Provincia de
Valdivia, Región de Los Ríos
Método Shilstone: Sí
Losas de geometría optimizada: Sí
Fibra Estructural: Sí
Método de la Madurez: Sí
Espesor: 15 cm
Largo Losa: 1,75 y 2,0 m
Inicio Contrato: 20/06/2017
Plazo en días corridos: 977

TEMARIO
• Clasificación de los caminos pavimentados en Chile
• Experiencia de la Dirección de Vialidad en Pavimentos de
Hormigón en la Región de Magallanes
• Innovaciones en Pavimentos de Hormigón
• Selección de Alternativas de Solución
• Conclusiones y Comentarios Finales

SELECCIÓN
CONCLUSIONES
DE ALTERNATIVAS
Y COMENTARIOS
DE SOLUCIÓN
FINALES
Diseño estructural
- Descrito en el Manual de Carreteras Volumen 3, Tópico
3.604.2 Pavimentos Rígidos.
-Basado en el Método Aashto con las modificaciones
introducidas en el suplemento publicado en 1998.
-Procedimiento empírico-mecanicista que mantiene el
concepto de AASHTO 93, pero añade nuevos términos que
modifican las ecuaciones de diseño (tensiones,
escalonamiento, temperatura).

ESTRUCTURA PAVIMENTO DE HORMIGÓN
Estructura típica:
- (1) Losa de hormigón
- (2) Sub Base Granular
- (3) Subrasante

EVALUACIÓN TÉCNICO – ECONÓMICA DE ALTERNATIVAS
- En estudios específicos se anteproyectan varias alternativas de
pavimentos, con distintas materialidades y estructuraciones, las
cuales son comparadas en relación a su costo inicial de
construcción.
- Se analizan también otros aspectos como la disponibilidad de
materiales, dificultades constructivas, fecha probable de inicio
de obras y otras condiciones particulares de la zona donde se
ejecutará la obra.

EVALUACIÓN TÉCNICO – ECONÓMICA DE ALTERNATIVAS
- Usualmente la solución en hormigón compite con pavimentos
asfálticos y pavimentos de losas cortas.
- Cuando esta comparación no es suficiente para seleccionar, se
opta por licitar con las dos soluciones mejor evaluadas.

EJEMPLO EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS
Ruta 11-CH, Cardones - Zapahuira:
• Tránsito: 17.000.000 Ejes Equivalentes
• 5 Estructuras evaluadas: pavimento asfáltico nuevo,
pavimento nuevo en hormigón, pavimento nuevo en losas
cortas, recapado asfáltico, recapado de losas cortas.
• Las dos soluciones con mejor evaluación poseían
presupuestos estimados similares por lo cual se licita la obra
con 2 alternativas de pavimento:

EJEMPLO EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS
Estructura de Pavimento Asfáltico
NE Requerido Carpeta BAGG NE Base NE
Mr
Base Subrasante Base Granular Subrasante
MPa
mm mm mm mm mm mm mm
151 45 73 50 80 48 200 79
Presupuesto oficial: $M 11.590.000 /Licitación (promedio): $M 10.588.000
Estructura de Pavimento de Hormigón de Losas Cortas
Espesor
K
Losa Subbase
MPa/m
mm mm
96 140 150
Presupuesto oficial: $M 11.900.000/Licitación: $M13.056.000

TEMARIO
• Clasificación de los caminos pavimentados en Chile
• Experiencia de la Dirección de Vialidad en Pavimentos de
Hormigón en la Región de Magallanes
• Innovaciones en Pavimentos de Hormigón
• Selección de Alternativas de Solución
• Conclusiones y Comentarios Finales

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS FINALES
✓ En términos porcentuales se pavimenta muy poco con hormigón
en chile.
✓ Las principales y experiencias y Know How actual de la Dirección
de Vialidad se encuentran en la Región de Magallanes
✓ Pese a lo poco que se pavimenta en hormigón en Chile existe
mucha investigación e Innovaciones en Pavimentos de Hormigón.
✓ La División de Ingeniería es la encargada de realizar en forma
permanente una evaluación técnica-económica de las distintas
alternativas que existen (Asfalto, Hormigón, etc.).

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS FINALES
✓ La decisión de licitar con una determinada solución tiene un
fundamento técnico que depende de:
• El costo inicial de construcción
• La estructura evaluada
• El presupuesto asignado
• Las dificultades constructivas
• La fecha probable de inicio de obras
• La disponibilidad de materiales en la zona
• Los requerimientos de mantenimiento futuros
• Las condiciones particulares de la zona donde se ejecutará la
obra