Informe sobre las inyecciones realizadas
en una Autopista española
(Junio de 2008)
Introducción:
Se trata de un tramo de autopista de 26 Km cuyo pavimento está
constituido
por losas de hormigón unidas
por pasadores .
El estado visual de la calzada
arrojaba un Indice de estado visual medio de 30 (sobre 100) lo que la sitúa en
la calificación de “mal estado”. El nº de losas con hundimientos importantes
sobre las cuales se estaba barajando la posibilidad de sustituirlas, era alto
(Un índice crítico próximo al 2,5%). Los problemas a nivel de junta se
visualizaban por agrietamientos en las zonas de pasadores, que en algunos casos
habían degenerado en desconchones significativos, unido a importantes
agrietamientos longitudinales y transversales.
La inyección ha restablecido la situación de forma que las
transferencias de carga entre juntas se
ha duplicado pasando de 51% a 80% en el tramo 1 y del 46% al 83% en el tramo 2
(véanse los valores expuestos a la derecha dentro de los gráficos de
deformación que se adjuntan para cada tramo). Las condiciones de trabajo de
aquellos pasadores que mantengan su adherencia con el hormigón han mejorado
como se demuestra en las deflexiones obtenidas , esta mejora se debe a dos
causas principales: la elevación aunque sea muy pequeña de las losas como
consecuencia de la sub-presión de la lechada, y la penetración de esta por
todas las oquedades existentes entre las
que se incluyen las holguras que pudiera haber entre el hierro y el hormigón.
Los parámetros resistentes del
firme han sido mejorados notablemente hasta el punto que bajo un punto de vista
estrictamente resistente no hacía falta ninguna operación de refuerzo.
La demolición de losas se limita solo a aquellos trozos de losa que no fueron levantados en el proceso de inyección y que, por razones de regularidad superficial se ha considerado oportunos reponer parcial o totalmente ( entre 4 y 8 losas en total).
La demolición de losas se limita solo a aquellos trozos de losa que no fueron levantados en el proceso de inyección y que, por razones de regularidad superficial se ha considerado oportunos reponer parcial o totalmente ( entre 4 y 8 losas en total).
Antecedentes:
En
el informe emitido con anterioridad sobre el estado estructural del
firme y las posibilidades de regeneración de la misma, se indicaba la posibilidad de utilizar la
técnica de la inyección para conseguir la consolidación de las losas de
hormigón y con ello restituirles la capacidad portante necesaria para que la
estabilidad mecánica y las condiciones de trabajo volvieran a ser las consideradas en el diseño
del firme.
Como consecuencia del mencionado
informe, la Sociedad Concesionaria
Las inyecciones sobre la zona de
prueba se dieron por terminadas el
viernes 20 de Junio de 2008 habiendo sido controladas diariamente por parte de
la Dirección técnica de los trabajos con presencia permanente en la
obra.
Descripción del desarrollo de la prueba de inyección:
La inyección de la zona de prueba se
ha realizado sobre un total de 1470 metros entre los puntos que se detallan en
anejo para las zonas 1 y 2 de la calzada
sentido SUR
La elección de estas zonas fue debido
a que se daban dos condiciones, la primera
y principal es que se consideran representativas del firme existente y
la segunda el hecho de que su ubicación permitía una desviación del tráfico por
la vía de servicio de manera que por un lado se disponía de más tiempo de
trabajo y por otro que la afección a la
vialidad era la mínima posible.
La inyección se ha realizado sobre el
carril derecho observándose mediante taladros realizados en el carril izquierdo,
la penetración de lechada bajo el mismo
por lo que se considera que al menos
una franja de 1m a 50
cm de anchura bajo el carril rápido ha quedado inyectada
con carácter general .
Los trabajos se realizaron en jornada
nocturna entre las 12 y la 5 h aproximadamente.
Los trabajos se han ceñido
prácticamente en todos sus extremos , a lo dispuesto en el Pliego de
prescripciones técnicas elaborado y a las modificaciones que sobre el mismo
se estipularon después del primer día de inyección en
reunión mantenida por todas las partes interesadas , incluyendo personal de la Empresa adjudicataria de
los trabajos.
Dichas modificaciones sobre el pliego
fueron las siguientes:
1.-
Prescindir del sellado con carácter general sobre juntas y grietas dado
que se constató fehacientemente que con el sellado existente era mas que
suficiente para impedir fugas significativas de lechada y que en caso de producirse en algún punto aislado,
como realmente ha sucedido, se taponasen con aplicación inmediata de yeso o
cemento rápido que posteriormente se retiraría en el proceso de limpieza.
2.- Admitir una perforación mecánica con la
condición de que los taladros en esquina de losa no se realizasen a mayor
distancia de 50 cm
de la misma y siempre dentro del circulo de ese radio y centro en el vértice de
la esquina; a tal efecto el personal de control recibió instrucciones precisas
3.- Revisar las cantidades de
acelerante por amasada dado que el riesgo de obstrucción en la máquina
inyectora aumenta exponencialmente con el contenido de acelerante , dichas
cantidades a relaciones agua/acelerante 6:1 y 3:1 que corresponden aproximadamente a 12 y 20 litros de acelerante
por amasada y a proporciones del 5% y
10% respectivamente en peso sobre el cemento.
El funcionamiento ha sido correcto
adoptándose 12 litros en las primeras
horas de la inyección y 20
litros a partir de las 3 de la mañana.
De dichas pruebas de fraguado realizadas in situ , se
puede resumir que con una dosificación de acelerante de 20 litros por amasada, la
lechada se hace consistente e impenetrable con un útil mecánico a los 30 minutos mientras que si el contenido de acelerante es de 12 litros , el tiempo de
espera se eleva a una hora y media.
El consumo total de cemento ha sido de
2.163 sacos de 35 kg
lo que supone una admisión media de 51,5 Kg de cemento por metro lineal de calzada (7.3 sacos/losa).
Resultados del estudio deflectométrico:
Con anterioridad
a la inyección se realizaron mediciones deflectométricas que sirvieron de base
para la emisión del informe anterior (Mayo/2008) sobre el estado estructural de
la calzada .
Posteriormente y
una vez terminada la inyección, a los 4 días de finalizarse, se volvió a
realizar ensayos deflectométricos en toda la zona previamente auscultada y ya inyectada.
Los resultados
más significativos se exponen a continuación:
TODA
(
|
Deflexión
máxima para 6,5 Ton
|
Deflexión
Residual (mm/1000)
|
Módulo Base (Kg/cm2)
|
%
ensayos con Deflexión residual > 50
|
%
ensayos con Deflexión residual > 100
|
|||||
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
|
Todos los ensayos
|
157
|
103 (-34%)
|
94,3
|
25,9 (-72%)
|
2064
|
2743 (+33%)
|
54,2
|
5,9
|
29,6
|
0,6
|
En Centro de losa
|
124
|
108 (-13%)
|
53,6
|
25,8 (-52%)
|
2456
|
2559 (+5%)
|
30,1
|
5,4
|
11
|
0,6
|
En Borde de Junta
|
194
|
97 (-50%)
|
135
|
26.3 (-81%)
|
1731
|
2949 (+70%)
|
78,6
|
6,4
|
48,3
|
0,6
|
ZONA 1:
Pk 30+105
a
PK
28+925
|
Deflexión
máxima para 6,5 Ton
|
Deflexión
Residual (mm/1000)
|
Módulo Base (Kg/cm2)
|
%
ensayos con Deflexión residual > 50
|
%
ensayos con Deflexión residual > 100
|
|||||
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
|
Todos los ensayos
|
148
|
107 (-28%)
|
79,9
|
28,7 (-64%)
|
2132
|
2638 (+24%)
|
48,9
|
6,9
|
23,2
|
0,7
|
En Centro de losa
|
119
|
113 (-5%)
|
49,3
|
28,9 (-41%)
|
2444
|
2448 (=)
|
27,2
|
6,3
|
11,2
|
0,7
|
En Borde de Junta
|
177
|
103 (-42%)
|
105,9
|
29,7 (-72%)
|
1842
|
2855 (+55%)
|
70,7
|
7,4
|
35,4
|
0,7
|
ZONA2:
Pk 28+285
a
PK
27+995
|
Deflexión
máxima para 6,5 Ton
|
Deflexión
Residual (mm/1000)
|
Módulo Base (Kg/cm2)
|
%
ensayos con Deflexión residual > 50
|
%
ensayos con Deflexión residual > 100
|
|||||
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
Antes
|
Después
|
|
Todos los ensayos
|
197
|
78 (-60%)
|
134,5
|
7,8 (-94%)
|
1708
|
3541 +107%
|
61,5
|
0
|
44,1
|
0
|
En Centro de losa
|
143
|
79 (-45%)
|
70,5
|
5,9 (-92%)
|
2188
|
3458 +58%
|
25
|
0
|
11,1
|
0
|
En Borde de Junta
|
269
|
77 (-71%)
|
219
|
9,7 (-96%)
|
1303
|
3624 +178%
|
98,6
|
0
|
77,5
|
0
|
Los parámetros significativos del
estado estructural han experimentado una mejora realmente satisfactoria tanto en centro como en junta de losa, situándose
a unos niveles propios de un firme en perfecto estado estructural. En
particular es de resaltar que la zona 2 , donde abundan hundimientos de losa y
la grieta longitudinal es muy pronunciada incluso con escalón, las mejoras en
la deflexión residual están en torno al 100% así como el módulo de la base de
apoyo tanto en centro como en junta. La deflexión residual en esta zona es
prácticamente nula en todas las losas, en la totalidad de la zona inyectada, ha
descendido a niveles que usualmente no se consideran significativos.
Previsiones de inyección a lo largo de todo el firme:
Los resultados sobre el consumo de
cemento en zonas “mejores” respecto de zonas “peores” ( 6,7 y 7,5 Kg/losa
respectivamente ) no son suficientemente significativos como para establecer
una “discriminación convincente” entre que zonas se deben de inyectar y que
zonas no , ya que se evidencia que todo el firme es inyectable , lo que
confirma la opinión inicial que ya se expuso en el primer informe en el sentido de que los defectos importantes
existentes son un exponente superior de un problema de descalce general en toda
la extensión del tramo.Por otro lado los resultados deflectométricos evidencian mejoras
aún en losas con buena apariencia superficial.
En el informe realizado previamente,
se estimaba en un 26% la longitud de calzada a inyectar y se ampliaba a un 32,5% debido a que por el
efecto de retención de la deflexión debido a la existencia de pasadores y a los resultados del cálculo realizado, la
deflexión residual límite para la condición de inyectabilidad podría rebajarse
de 150 a
100 milésimas de milímetro.
La inspección visual realizada pone de manifiesto, trasladando la tipología
de los defectos observados en la sección de prueba, que un 34% de la longitud total de la calzada
debe de ser inyectada, con carácter de máxima prioridad pero por otro lado los resultados de la
inyección realizada en losas en “mejor estado”, evidencia la conveniencia de
realizar una inyección “preventiva” en el resto.
La longitud de calzada que debe de ser
inyectada con carácter de máxima prioridad, asciende a 6.664 metros
de los cuales 1460 han sido ya realizados, por lo que quedarían por
inyectar 5.205 metros , de los cuales 2550 serian en la via 1 y 2.655 ( más los
1460 ya realizados) en la vía 4
En los cuadros adjuntos (Anejo Nº 1) se detallan las zonas a inyectar así como las
longitudes parciales de cada una de ellas.
El concepto “inyección puntual” se refiere a que el problema detectado está
asociado a una sola losa pero afectando a las contiguas, por lo que se estima
que tanto la losa afectada como la anterior y la posterior deben de ser
inyectadas , se le ha asignado una longitud de 15 metros ya que la
longitud media de cada losa es de 5 metros aproximadamente.
La ubicación de los puntos indicados
es bastante aproximada pero no exacta, esto no debe de representar ningún problema
ya que la localización “in situ” en general es evidente.
Se recomienda, en base a otras
experiencias, el contemplar un incremento del 10 % (unos 500 metros ) sobre las
longitudes expuestas como de inyección de máxima prioridad y que se describen en
el anejo 1 debido a que sobre la marcha de los trabajos es posible que se
estime la necesidad de alguna inyección puntual adicional o la ampliación de
alguna zona
Resumen y Conclusiones de los resultados de la prueba:
De los
resultados deflectométricos obtenidos después de la prueba de inyección se
puede concluir lo siguiente:
1.- Con relación a las exigencias
prescritas en el pliego:
“…… Las deflexiones medidas con deflectómetro de impacto FWD aplicando
tres cargas de 7 , 10 y 14 Tn. a los cuatro días de la inyección deberán de
cumplir con las siguientes condiciones:
Ø
La
deflexión residual media en borde de grieta
deberá de ser inferior a 45 milésimas de milímetro
Ø Las deflexiones medias absolutas
para la carga de 13 Tn , deducidas por interpolación de las medidas por el
aparato, deberán ser inferiores al 50% de esos mismos valores antes de
inyectar.
Ø El módulo resistente deducido del análisis residual de las medidas, en
ningún caso deberá ser inferior al existente antes de inyectar……”
.
1.1 La deflexión residual
media en borde de grieta (junta)
obtenida ha sido de 26,3 mm/1000
1.2 Las deflexiones medias
absolutas para 13 Tn han pasado de 339
a 182 mm/1000 lo que supone
una reducción del 45% sobre los valores antes de inyectar.
1.3 El módulo resistente
deducido del análisis residual adquiere el valor de 2949 Kg/cm2
en junta frente a 1731 Kg/cm2 antes de inyectar , lo que supone una
mejora del 70%.
2.- Con relación a lo que marca la Instrucción
NORMA 6.3-IC
"REHABILITACION DE FIRMES". ORDEN MINISTERIAL (BOE de 12-12-03).
“………….10.4.2 Recrecimiento con mezcla bituminosa
El proyecto de recrecimiento
de un firme con pavimento de hormigón en masa mediante una mezcla bituminosa
deberá prever la adopción de las medidas necesarias para evitar la aparición de
grietas de reflexión en la superficie. Para ello deberán limitarse los
movimientos verticales y horizontales de las juntas y de las grietas. Como
valor orientativo, los movimientos verticales relativos de las juntas, bajo una carga equivalente a un eje de
13 t, no deberán ser superiores a 0,5 mm para las categorías de tráfico pesado
T00 a T1, ni a 1 mm
para las categorías de tráfico pesado T2 a T4. Si
el pavimento presenta un nivel de deterioro bajo, la reducción de los
movimientos verticales podrá realizarse en losas aisladas mediante la inyección
de lechada bajo ellas o, si el problema afecta a muchas losas, mediante la
rotura controlada y asentamiento del firme existente. El control de los movimientos horizontales (que existen siempre y
son producidos por las variaciones de temperatura) podrá realizarse con esta
última técnica o mediante los denominados sistemas antirreflexión de fisuras.
………..”
Antes de inyectar, bajo carga puntual de 6,5 Ton (
eje equivalente de 13 Ton) , el porcentaje
de puntos de ensayo en juntas de losa
que presentaban una deflexión superior a 0,5 mm era del
1,2 %
Después de inyectar, dichos porcentajes han pasado a
ser 0%., siendo el valor máximo
encontrado , inferior a 250mm/1000
3.- Conclusión:
La actividad de consolidación de la base de
las losas introduce mejoras sustanciales en la capacidad resistente del firme,
se considera proceder a la inyección de toda la variante con carácter
preventivo y de los puntos mas débiles (6665 metros )= 34% de la
longitud total de la calzada y que se describen en el anejo Nº 1 con carácter
de prioridad máxima.
Una vez realizada la inyección,
y algunas actuaciones puntuales de reposición,
la operación de regeneración del firme podría considerarse de tipo superficial.
El recubrimiento que se
realice deberá de ser con un aglomerado formulado de manera que el contenido de
huecos en mezcla sea el mínimo posible compatible con las exigencias de las
propiedades antirreflejo. Como medida adicional de protección del efecto beneficioso
de la inyección , antes de proceder al extendido de la capa antirreflexión de fisuras,
se deberá de proceder a un sellado total sobre el ya existente y que será ejecutado con mastic bituminoso y
por el sistema de “puenteo” , siendo muy conveniente el relleno previo de las juntas
allí donde el sellado actual esté muy deteriorado, con el material de sellado
que ya se aconsejó en el pliego de prescripciones técnicas (poliuretano de dos
componentes, tipo Isocron de fácil
aplicación y probada eficacia en firmes de hormigón) .
Valencia Junio de 2008
Enrique López Gámiz
GRAFICOS DE RESULTADOS:
Estudio comparativo de las deflexiones RESIDUALES:
Estudio comparativo de las deflexiones ABSOLUTAS:
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