MÓDULO 21: VÍAS EN AFIRMADO - FERNANDO SÁNCHEZ SABOGAL

CONTENIDO
Introducción
Espesor requerido de afirmado
Materiales para la construcción de afirmados
Evaluación de vías en afirmado
Soluciones para el mantenimiento
Frecuencia de las operaciones de mantenimiento
periódico
Umbral de pavimentación de las vías afirmadas

VÍAS EN AFIRMADO
INTRODUCCIÓN

TIPOS DE CAMINOS NO PAVIMENTADOS
TROCHA TEMPORAL
TROCHA PERMANENTE
VÍA EN AFIRMADO

TROCHA TEMPORAL
Pista rudimentaria formada por la limpieza de la
vegetación superficial
Su trazado está ligado a la topografía del terreno
Las obras de arte son muy simples (generalmente de
madera)
Suele ser intransitable en época lluviosa
El tránsito que la usa es escaso (no mayor de 25
vehículos diarios)
La velocidad de operación es relativamente baja

TROCHA PERMANENTE
Dispone de algunas rectificaciones en el trazado
(generalmente construcción de terraplenes para
salvaguardar la calzada del agua en zonas bajas)
Las obras de arte son más sólidas
Ocasionalmente se les coloca una capa de rodamiento
para reforzar la calzada en los puntos más débiles
El tránsito que la usa es mayor que en la trocha
temporal
La velocidad de operación es mayor que en la trocha
temporal

VÍAS EN AFIRMADO
Disponen de mejoramientos en el trazado para
facilitar la circulación de manera permanente en dos
sentidos
Las obras de arte son permanentes
El terreno natural es reforzado, en toda la longitud,
con una capa de material seleccionado
El tránsito diario puede superar los 100 vehículos
Si la vía está bien mantenida, la velocidad de
circulación puede ser alta

VÍAS EN AFIRMADO
ESPESOR REQUERIDO DE LA CAPA DE AFIRMADO
En las vías afirmadas no son de temer las fisuras
superficiales
Las deflexiones de la calzada pueden ser elevadas, sin
que se presenten inconvenientes
Los espesores por adoptar son inferiores a los
requeridos en las vías pavimentadas
Existen métodos empíricos para el diseño de espesores
de afirmado (PELTIER, TRL, AASHTO, etc.)

VÍAS EN AFIRMADO
ESPESOR
REQUERIDO DE
AFIRMADO

ESPESOR REQUERIDO DE AFIRMADO
MÉTODO DE PELTIER
5
150100



I
P
e
e = espesor de la calzada en centímetros
P = carga máxima por rueda en toneladas
I = CBR del suelo de subrasante
La fórmula sólo es válida para valores de CBR
inferiores a 15

MÉTODO DEL TRL

MÉTODO AASHTO
Establece el espesor requerido en función de tres
parámetros:
—Región climática
—Calidad relativa del suelo de subrasante
—Nivel de tránsito

REGIONES CLIMÁTICAS
REGIÓN CARACTERÍSTICAS
I
II
III
IV
V
VI
Húmeda, sin heladas
Húmeda, con ciclos de congelamiento y deshielo
Húmeda, con alta penetración de la helada
Seca, sin helada
Seca, con ciclos de congelamiento y deshielo
Seca, con alta penetración de la helada
MÉTODO AASHTO

CALIDAD RELATIVA DEL SUELO DE SUBRASANTE
Región
climática
Muy pobre Pobre Regular Buena Muy buena
I
II
III
IV
V
VI
2800*
2700
2700
3200
3100
2800
3700
3400
3000
4100
3700
3100
5000
4500
4500
5600
5000
4100
6800
5500
4400
7900
6000
4500
9500
7300
5700
11700
8200
5700
* módulo resiliente efectivo, en lb/pg2
NIVEL DE TRÁNSITO
Nivel Número de ejes equivalentes de 80
kN
Alto
Medio
Bajo
60,000 – 100,000
30,000 – 60,000
10,000 – 30,000
MÉTODO AASHTO

Calidad relativa Nivel de
del suelo de tránsito I II III IV V VI
subrasante
Muy buena Alto 8 10 15 7 9 15
Medio 6 8 11 5 7 11
Bajo 4 4 6 4 4 6
Buena Alto 11 12 17 10 11 17
Medio 8 9 12 7 9 12
Bajo 4 5 7 4 5 7
Regular Alto 13 14 17 12 13 17
Medio 11 11 12 10 10 12
Bajo 6 6 7 5 5 7
Pobre Alto ** ** ** ** ** **
Medio ** ** ** 15 15 **
Bajo 9 10 9 8 8 9
Muy pobre Alto ** ** ** ** ** **
Medio ** ** ** ** ** **
Bajo 11 11 10 8 8 9
Región climática
Espesor de afirmado en pulgadas
El módulo del material de afirmado es 30,000 psi
** Se recomienda la construcción de un pavimento
MÉTODO AASHTO

MÉTODO DE DAKOTA DEL SUR

MATERIALES
PARA LA
CONSTRUCCIÓN
DE AFIRMADOS
VÍAS EN AFIRMADO

MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE AFIRMADOS
Resistencia al deslizamiento
Brindar una superficie lisa (baja rugosidad)
Propiedades cohesivas
Resistencia a la pérdida de grava y a la erosión
Estabilidad en condiciones seca y húmeda
Baja permeabilidad
Buena capacidad de distribución de esfuerzos
Facilidad para su conformación y compactación
PROPIEDADES DESEABLES

Materiales deseables
Gravas arenosas bien gradadas, con una pequeña
proporción de finos de tipo arcilloso
Materiales indeseables
Materiales carentes de partículas de grava y con
finos limosos. Estos materiales son porosos e
inestables y sufren pérdidas importantes bajo la acción
del tránsito automotor

PROPIEDADES RECOMENDADAS POR ELARRB
(AUSTRALIA)
Para facilidad de conformación y compactación y para
brindar comodidad y seguridad al tránsito, el 100 % del
material debe pasar el tamiz de 25 mm ( 1”)
Para brindar resistencia a la pérdida de material, el
porcentaje retenido en el tamiz de 2.36 mm (No 8) se
debe encontrar entre 20 % y 60 %
Para brindar estabilidad y reducir la permeabilidad, la
relación entre los pasantes de los tamices de 75μm (No
200) y de 2.36 mm (No 8) debe encontrarse entre 0.2 y
0.4

(AUSTRALIA)
El Índice Plástico (IP) debe encontrarse entre 4 y 15
 Los menores valores del rango se recomiendan en
climas húmedos, en vías con altos volúmenes de tránsito
y donde los materiales tengan bajo contenido de grava, en
tanto que los valores más altos se recomiendan para la
situación contraria
El Producto Plástico (IP * % pasa tamiz de 0.425 mm)
debe encontrarse entre 300 y 400

(AUSTRALIA)
El Límite de Contracción debe encontrarse entre 4 y 8
Los menores valores del rango se recomiendan en vías
en climas húmedos y con altos volúmenes de tránsito y
donde los materiales tengan bajo contenido de grava, en
tanto que los valores más altos son recomendables donde
se presente la situación contraria
El CBR debe ser mayor de 11 para el 95% de
compactación

PROPIEDADES RECOMENDADAS EN SUDÁFRICA
(Jones y Paige-Green, 1996)
Rural Urbana
Tamaño máximo (mm) 37,5 37,5
Cantidad de sobretamaños ( % ) 5 máx 0
Producto de contracción (Pc)
1
100 - 365
2
100 - 240
Coeficiente de gradación (Cg)3
16 - 34 16 - 34
Valor de impacto ( % ) 20 - 65 20 - 65
CBR ( % ) 15 mín4
15 mín
100
4
al 95% de compactación tras 4 días de inmersión en agua
1
Producto de contracción = Contracción lineal * % pasa tamiz 0.425 mm
2
Preferible un máximo de 240
3 Coeficiente de gradación = (%pasa t. 25 mm - % pasa t. 2.0 mm)*%pasa t. 4.25 mm

RELACIÓN ENTRE EL PRODUCTO DE CONTRACCIÓN Y EL
COEFICIENTE DE GRADACIÓN

VÍAS EN AFIRMADO
EVALUACIÓN DE
VÍAS EN
AFIRMADO

EVALUACIÓN DE VÍAS EN AFIRMADO
OBJETIVOS DE LA EVALUACIÓN
Clasificar y cuantificar los deterioros
Determinar la condición de los diferentes segmentos
de la vía objeto de la evaluación
Observar los cambios en la condición de la calzada
durante el transcurso del tiempo
Identificar las medidas necesarias de mantenimiento
o mejoramiento
Establecer prioridades de intervención

CLASIFICACIÓN DE LOS DETERIOROS
Deterioros generalizados
—Pérdida de grava
—Ondulaciones
—Ahuellamiento
—Pérdida de pendiente transversal
Otros deterioros
—Baches
—Surcos de erosión
—Cabezas duras

DETERIOROS GENERALIZADOS
PÉRDIDA DE GRAVA
Desaparición del material superficial como
consecuencia de las agresiones sufridas por el afirmado,
incluyendo algunas acciones de conservación
Su velocidad de evolución es variable de acuerdo con el
clima, los materiales de construcción, el tránsito y la
topografía
Ocurre en cualquier época del año, pero se acentúa en
la lluviosa
En épocas secas se forman nubes de polvo que reducen
la visibilidad y afectan a los vecinos de la vía

Pérdida de grava
Nube de polvo

ONDULACIONES
Reordenación de la superficie en ondas paralelas
orientadas perpendicularmente al sentido del tránsito
Ocupan todo el ancho de la vía y su longitud de onda
varía desde 300 mm en calzadas arenosas, hasta 1,000
mm en calzadas con alto contenido de grava
El deterioro se desarrolla en la estación seca, cuando
los materiales presentan débil cohesión

ONDULACIONES

AHUELLAMIENTO
Deformación que altera la pendiente transversal, la
cual proviene de las fuerzas ejercidas por los
neumáticos de los vehículos, siendo más marcada
cuanto más pesado y canalizado sea el tránsito.
En la estación seca se produce el desplazamiento
lateral de los materiales poco cohesivos, en tanto que
en la húmeda se puede producir pérdida de estabilidad
del afirmado o de la capa de soporte
Este deterioro dificulta los desplazamientos laterales
de los vehículos y afecta notoriamente la seguridad de
los usuarios

AHUELLAMIENTO

PÉRDIDA DE PENDIENTE TRANSVERSAL
Deterioro causado por el desgaste superficial
producido por el tránsito, así como por pérdidas
irregulares de grava o asentamientos desiguales del
suelo de fundación
Se traduce en estancamientos de agua y en el
reblandecimiento del cuerpo de la calzada

PÉRDIDA DE PENDIENTE TRANSVERSAL

BACHES
Depresiones localizadas de forma más o menos
circular que tienen su origen en defectos del perfil de la
subrasante o en otros deterioros preexistentes
Se desarrollan principalmente en época húmeda,
debido a que el agua estancada satura el material
superficial y lo hace más vulnerable a la acción del
tránsito
OTROS DETERIOROS

SURCOS DE EROSIÓN
Pueden ser paralelos o perpendiculares al eje de la
calzada y se producen por deficiencias en el drenaje
superficial
Afectan la calzada principalmente en zonas con
fuerte pendiente y baja compactación
La intensidad del fenómeno depende de la cantidad
de agua involucrada y de la velocidad de los cursos
de agua formados
OTROS DETERIOROS

Longitudinales
OTROS DETERIOROS
Transversales
SURCOS DE EROSIÓN

CABEZAS DURAS
Partículas gruesas que se asoman en la superficie
del afirmado, por desprendimiento del material fino
alrededor de ellas
El fenómeno se puede producir por la presencia de
sobretamaños, por discontinuidades en la
granulometría de la grava o por diferencias de dureza
entre las partículas del agregado grueso
Dan lugar a una pésima calidad del rodamiento y
obligan a una drástica disminución en la velocidad de
circulación
OTROS DETERIOROS

CABEZAS DURAS
OTROS DETERIOROS

CUANTIFICACIÓN DE LOS DETERIOROS
Aunque todos los deterioros inciden en la condición
del afirmado, los dos cuya presencia continua afecta
más las condiciones de circulación son:
—Pérdida de pendiente transversal (incluyendo en
ella los ahuellamientos y los surcos de erosión)
—Ondulaciones
Estos deterioros se cuantifican en función de su
amplitud y su gravedad

CUANTIFICACIÓN DE LOS DETERIOROS
Amplitud
—Porcentaje de la longitud del tramo evaluado en
el cual se presenta el deterioro
Gravedad
—Severidad que presenta el deterioro
—Si en un determinado trayecto se observan
diferentes niveles de severidad, se deberá
establecer un grado ponderado de gravedad

ÍNDICES DE CALIFICACIÓN DEL ESTADO
DE LA CALZADA
Partiendo de las amplitudes y de los niveles de
gravedad de las pérdidas de pendiente transversal y
de las ondulaciones, se pueden establecer índices
representativos de dichos deterioros en cada tramo
(Ip e Io)
A partir de ellos, se puede determinar un índice de
deterioro (Id) del tramo evaluado

ÍNDICES DE CALIFICACIÓN DEL ESTADO DE LA
CALZADA

ÍNDICE ESTRUCTURAL DE LA CALZADAAFIRMADA (Ie)
La pérdida de grava es un deterioro característico de las
calzadas afirmadas
Entre más delgada sea la cobertura de grava, más
esforzada se encontrará la subrasante y mayores serán los
riesgos de un deterioro pronunciado
La falta de capacidad estructural se hace más evidente a
medida que la intensidad del tránsito aumenta
El Índice Estructural de la calzada afirmada (Ie)
combina estos dos factores

ÍNDICE ESTRUCTURAL DE LA CALZADA
AFIRMADA

SOLUCIONES
PARA EL
MANTENIMIENTO
VÍAS EN AFIRMADO

SOLUCIONES PARA EL MANTENIMIENTO
DETERMINACIÓN DEL TIPO DE SOLUCIÓN
Las opciones de intervención para el mantenimiento
se establecen en función de los factores que inciden en
el estado y comportamiento actual del afirmado,
resumidos a través de los índices de deterioro (Id) y
estructural (Ie)

SOLUCIONES PARA EL MANTENIMIENTO
DETERMINACIÓN DEL TIPO DE SOLUCIÓN
E1: Calzada en buen estado para la intensidad del tránsito por
servir, donde el trabajo necesario se reduce a operaciones
rutinarias de barrido y perfilado ligero, sin aporte de material
E2: Calzada de bajo tránsito y con alto deterioro o de tránsito y
deterioro medios, que amerita un reperfilado pesado sin aporte de
material, escarificando y cortando hasta el fondo de las
deformaciones y reponiendo debidamente el afirmado existente
E3: Calzada con alto deterioro y bajo espesor de grava, donde el
tránsito es de alguna consideración. La solución es similar a la E2,
pero se requiere una recarga de grava para que la calzada recupere
la capacidad estructural

TRATAMIENTO CON RASTRAS Y ESCOBAS
Es un tratamiento continuo durante la temporada seca,
para detener la formación de ondulaciones, eliminando el
material suelto de la superficie
El tratamiento con escobas sólo es eficaz en caminos
con bajo volumen de tránsito y superficies de suelo
arenoso y suelto
El tratamiento con rastras es más eficiente y su
frecuencia depende del volumen de tránsito, del tipo de
material por tratar y de la rapidez con la cual tienden a
formarse las ondulaciones
DESCRIPCIÓN DE LAS SOLUCIONES
PARA EL MANTENIMIENTO

TRATAMIENTO CON ESCOBA

TRATAMIENTO CON RASTRAS DE LLANTAS

TRATAMIENTO CON RASTRAS DE CLAVOS

PERFILADO LIGERO
Consiste en rebajar ligeramente la superficie del
camino para controlar las asperezas y las ondulaciones
superficiales leves.
El trabajo no contempla la adición de materiales

PERFILADO PESADO
Se aplica cuando las operaciones de perfilado ligero
resulten ineficientes y su frecuencia deba ser tan alta
que dicha opción se vuelva impráctica y costosa
Es deseable realizar el trabajo al final de la
temporada lluviosa, para que la humedad del material
sea alta y facilite la recompactación y evite la pérdida
de grava
El perfilado pesado es impracticable en afirmados
con espesor inferior a 75 mm

PERFILADO PESADO

RECARGA DE GRAVA
Se aplica cuando el material de afirmado se ha desgastado
por el tránsito, por los perfilados periódicos, por la erosión
hídrica y por la dispersión causada por el viento
El espesor de recarga se establece como la diferencia
entre el espesor de un nuevo afirmado para servir el tránsito
previsto y el espesor remanente del afirmado existente
No se debe permitir que la compactación se deba a la
acción exclusiva del tránsito, pues ella se concentraría en las
zonas de rodada, causando ahuellamientos con notable
rapidez

RECARGA DE GRAVA

REAPLICACIÓN LOCALIZADA DE GRAVA
Consiste en el relleno de baches o surcos en áreas de
reducida extensión, mediante métodos manuales
El procedimiento consiste en retirar el agua y los
materiales sueltos de la zona deteriorada, cortar los
costados de ella hasta alcanzar el material en buen
estado, rellenar con material humedecido y compactarlo
con pisones pequeños o vibradores manuales, dejando la
última capa unos 30 mm por encima de la superficie de
la calzada

REAPLICACIÓN LOCALIZADA DE GRAVA

CONTROL DEL POLVO
Aplicación de un producto supresor de polvo en forma de riego
Los productos más empleados son los cloruros (de calcio y
magnesio), los cuales absorben la humedad del ambiente,
manteniendo húmeda la superficie del camino
También se emplean resinas, asfaltos y productos comerciales
La aplicación del producto reduce la emisión de polvo, la
pérdida de grava y la frecuencia de las operaciones de perfilado
La dosis por aplicar depende de la concentración del producto

CONTROL DEL POLVO

FRECUENCIA DE LAS
OPERACIONES DE
MANTENIMIENTO
PERIÓDICO
VÍAS EN AFIRMADO

FRECUENCIA DE LAS OPERACIONES
DE MANTENIMIENTO PERIÓDICO
PERFILADO LIGERO
BANCO MUNDIAL
Paso de motoniveladora cada 4,000 a 8,000 vehículos
INGEROUTE (MOPT Colombia)

PERFILADO LIGERO
TRL (Reino Unido)

PERFILADO PESADO
Depende del tránsito, de las condiciones
atmosféricas y de la frecuencia con la cual se realice
el perfilado ligero
Los intervalos se fijan en cada caso particular,
dependiendo del tiempo que transcurra hasta que la
combinación de los índices de deterioro (Id) y
estructural de la calzada (Ie), exijan una intervención
de mantenimiento del tipo E 2

RECARGA DE GRAVA
Hay coincidencia en la necesidad absoluta de hacerlo
cuando el espesor del afirmado haya disminuido hasta
alcanzar 75 mm
El espesor de recarga se establece como la diferencia
entre el espesor de un nuevo afirmado para servir el
tránsito previsto y el espesor remanente del afirmado
existente
No hay consenso entre los expertos, en cuanto a la
rapidez con la cual se pierde la grava del afirmado

RAPIDEZ CON LA CUAL SE PIERDE LA GRAVA
La situación se debe resolver en cada caso, aunque hay guías de
carácter muy general:
—TRL – 30 mm/año por cada 100 vehículos diarios (pero cita
casos de pérdidas hasta de 80 mm/año)
—INGEROUTE – 20 a 30 mm/año por cada 200 vehículos diarios
—LCPC – 20 a 40 mm/año por cada 150 a 500 vehículos diarios
—AASHTO – presenta 3 ecuaciones empíricas para calcular las
pérdidas a partir de las lluvias, condiciones geométricas de la vía,
calidad del afirmado, tránsito y frecuencia del perfilado ligero

UMBRAL DE
PAVIMENTACIÓN
DE LAS VÍAS
AFIRMADAS
VÍAS EN AFIRMADO

UMBRAL DE PAVIMENTACIÓN
DE LAS VÍAS AFIRMADAS
La decisión de pavimentar una vía en afirmado
depende de muchos factores (técnicos, políticos,
económicos, sociales)
La aplicación de un sistema de administración de
mantenimiento es el mejor recurso del que pueden
disponer los gobiernos para determinar los
tratamientos más efectivos a largo plazo para todas
sus vías, controlar sus costos de mantenimiento e
invertir los recursos de la manera más acertada
(I)

En términos muy amplios, se justifica pavimentar
una vía en afirmado cuando los costos de provisión
y mantenimiento de la vía pavimentada, más los de
operación de los vehículos que circulen sobre ella,
resulten inferiores a los costos de mantenimiento y
operación de la vía sin pavimentar
(II)

IMPACTO DE LAS SUPERFICIES NO PAVIMENTADAS
SOBRE LOS COSTOS DE LOS USUARIOS

SELECCIÓN ECONÓMICA DEL UMBRAL DE PAVIMENTACIÓN

RECOMENDACIONES INTERNACIONALES
BANCO MUNDIAL
Entre menos de 100 y más de 400 vehículos por día
YODER
El punto de equilibrio se encuentra en el entorno de los 500
vehículos diarios
FHWA
Los volúmenes de tránsito promedio diario que justifican
pavimentar, varían desde 50 hasta 400 o 500 vehículos
CONCLUSIÓN
Cada país o región debe realizar sus definiciones,
a partir de sus condiciones singulares

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