Ciclo de vida del
pavimento orientado a su agrietamiento y mantenimiento
Pavement life cycle oriented to its
cracking and maintenance
Anais Klelia Yadira Huamàn
Contreras
Universidad Continental, Perú
akypyar@gmail.com
Christian Edinson Murga
Tirado
Universidad Nacional Autónoma
de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
christianmurga@unat.edu.pe
Luis Alberto Massa
Palacios
Universidad Nacional San Luis
Gonzaga, Perú
lmassa@unica.edu.pe
Andrés Olivera Chura
Universidad Nacional Autónoma
de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
andresolivera@ unat.edu.pe
RESUMEN
Se muestran los
logros obtenidos después de la revisión sistemática realizada, en la cual se
identificará las características de los estudios de las fases de vida de los
pavimentos enfocados al agrietamiento y el cuidado, y el consenso alcanzado.
Para lograrlo se revisó el banco de datos Redalyc,Web of Science,Scopus y
Scielo, lo que dio como resultado 10 artículos que cubrieron los criterios de
la materia. Teóricamente, la mayoría de los trabajos utilizan la teoría basada
en normas. Para conocer a fondo y abordar los problemas de grietas en techos y
ciclo de vida orientados al mantenimiento, se recomienda desarrollar estudios
utilizando diversas muestras y una base de datos, donde se realice un
procedimiento de revisión para verificar la información básica según el tema. Y
en cuanto a la valoración, se da de acuerdo con fuentes de investigación
nacionales e internacionales donde se comparan sobre ciertas variables y
factores a considerar. Las aceras juegan un papel clave en la infraestructura
vial porque proporcionan una superficie para caminar para vehículos y peatones.
Sin embargo, con el tiempo, el pavimento está expuesto a diversas condiciones
climáticas, cargas de tráfico y otros factores que pueden causar grietas y
daños. Por lo tanto, es vital la comprensión del tiempo de vida del pavimento e
implementar estrategias de mantenimiento efectivas para extender su vida útil y
garantizar su funcionalidad. Este artículo examina al pavimento y su vida útil,
centrándose en el agrietamiento y el mantenimiento adecuado.
Palabras
clave: Pavimento, ciclo de vida, agrietamiento,
mantenimiento.
ABSTRACT
The achievements
obtained after the systematic review carried out are shown, in which the
characteristics of the studies of the life phases of pavements focused on
cracking and care will be identified, and the consensus reached. To achieve
this, the Redalyc, Web of Science, Scopus and Scielo databases were reviewed,
which resulted in 10 articles that covered the criteria of the subject.
Theoretically, most of the works use the rule-based theory. In order to fully
understand and address the problems of roof cracks and maintenance-oriented
life cycle, it is recommended to develop studies using various samples and a
database, where a review procedure is carried out to verify the basic
information according to the subject. And as for the assessment, it is given
according to national and international research sources where they are
compared on certain variables and factors to be considered. Sidewalks play a
key role in road infrastructure because they provide a walking surface for
vehicles and pedestrians. However, over time, pavement is exposed to various
weather conditions, traffic loads, and other factors that can cause cracking
and damage. Therefore, it is vital to understand the lifetime of the pavement and
implement effective maintenance strategies to extend its useful life and
guarantee its functionality. This article examines pavement and its useful
life, focusing on cracking and proper maintenance.
Keywords: Pavement, life cycle,
cracking, maintenance.
INTRODUCCIÓN
El pavimento de
las carreteras es una infraestructura crucial para garantizar la conectividad y
la movilidad eficiente de las personas y mercancías. Sin embargo, con el paso
del tiempo y el constante tráfico vehicular, los pavimentos se ven sometidos a
un desgaste gradual que puede llevar al agrietamiento y la degradación de su
superficie. Por lo tanto, entender las etapas de vida del pavimento y su
relación con el agrietamiento y el mantenimiento es fundamental para garantizar
su funcionamiento adecuado y prolongar su vida útil.
En el presente
artículo, se analizará a detalle el transcurso de vida del pavimento,
centrándose específicamente en el agrietamiento y el mantenimiento. El tiempo
de vida del pavimento se divide en varios periodos distintos, que incluyen el
diseño, la construcción, el uso, el envejecimiento y la rehabilitación.
La etapa de
diseño es crucial, ya que implica la selección de materiales y espesores
adecuados para el pavimento, teniendo en cuenta factores como el tráfico
esperado, las condiciones climáticas y el tipo de suelo subyacente. Un diseño
deficiente puede aumentar la probabilidad de agrietamiento prematuro y acelerar
el deterioro del pavimento.
Una vez
construido, el pavimento comienza su etapa de uso, donde se somete a cargas
repetitivas debido al tráfico vehicular. Estas cargas, combinadas con los
efectos del clima y la exposición a sustancias químicas, pueden provocar la
formación de fisuras en la cara del pavimento. El agrietamiento puede ser
causado por diversos factores, como el envejecimiento de los componentes,
fatiga del pavimento debido al tráfico repetitivo y las condiciones climáticas
extremas.
Según
Castellanos, W. M., y Chaves, S. B. (2020) a través del tiempo, las
mezclas asfálticas que componen el pavimento sufren cambios en su
estructura física y química debido a múltiples factores.
El mantenimiento
puede incluir actividades preventivas, como el sellado de grietas y la
aplicación de capas de protección, así como reparaciones más extensas, como el
fresado y recubrimiento del pavimento o incluso la reconstrucción parcial o
total de la carretera. La elección de la estrategia de mantenimiento adecuada
dependerá del tipo y grado de agrietamiento, así como de la disponibilidad de
recursos y la repercusión del tráfico.
Comprender el
ciclo de vida del pavimento y su relación con el agrietamiento y el
mantenimiento es esencial para desarrollar políticas y prácticas efectivas de
gestión de infraestructuras viales. La implementación de un mantenimiento
adecuado y oportuno puede prolongar el tiempo de vida productiva del pavimento,
bajar el precio a largo plazo y mejorar la seguridad vial.
Según Hugo et
al. (2007) menciona que la respuesta del pavimento a las cargas repetitivas del
tráfico se representa y evalúa con mayor precisión en el laboratorio mediante
el uso de pruebas repetitivas. Sin embargo, es muy común el uso de ensayos
monotónicos para evaluar el comportamiento de mezclas bituminosas y controlar
su calidad cuando se aplican en pavimentos.
En resumen, este
artículo se enfoca en el pavimento y su tiempo de vida con énfasis en el
agrietamiento y el mantenimiento. Proporciona una visión general de las etapas
clave del tiempo de vida del pavimento y destaca la importancia de un diseño
adecuado, así como de un mantenimiento efectivo para garantizar la durabilidad
y funcionalidad de las carreteras.
Literatura
sobre el tema
El pavimento y
sus etapas de vida útil es un proceso continuo que abarca desde la construcción
inicial del pavimento hasta su deterioro y eventual rehabilitación o reemplazo.
Su deterioro infiere en la reducción de su tiempo de vida útil por ello nos
menciona que cuando González et al. (2019) los pavimentos alcancen tal estado
de degradación, que se torna necesario, a corto plazo, la aplicación de
acciones de conservación adecuadas. El agrietamiento es un fenómeno común en
los pavimentos y puede ocurrir debido a diversas causas, como la carga del
tráfico, cambios de temperatura, asentamientos del suelo, humedad, entre otros
factores.
La historia del
ciclo de vida del pavimento y su enfoque en el agrietamiento y mantenimiento ha
evolucionado a lo largo del tiempo. Aquí se presenta un resumen de los
principales hitos históricos:
Inicios de la
pavimentación: Los primeros pavimentos se construían con materiales como
adoquines, madera o piedra. Estos pavimentos eran duraderos pero requerían un
mantenimiento constante para reemplazar las piezas dañadas.
Pavimentos
asfálticos: A principios del siglo XX, se introdujo el pavimento asfáltico, que
consistía en una capa de mezcla asfáltica compactada sobre una base sólida.
Este tipo de pavimento ofrecía una mayor flexibilidad y resistencia al
agrietamiento en comparación con los materiales anteriores.
Investigación y
desarrollo: A medida que aumentaba la demanda de infraestructura vial, se
intensificaron las investigaciones sobre las causas que alteran la vida útil
del pavimento y su agrietamiento. Se realizaron estudios para asimilar mejor la
conducta de los elementos utilizados en la construcción de pavimentos y cómo se
ven afectados por diferentes condiciones.
Métodos de
diseño y construcción: Se desarrollaron métodos de diseño de pavimentos más
sofisticados que tenían en cuenta los factores de carga del tráfico, el clima y
las características del suelo. Esto ayudó a mejorar la resistencia al
agrietamiento y a prolongar la vida útil de los pavimentos.
Tecnologías de
mantenimiento: A medida que los pavimentos envejecen y se deterioran, se
requiere un mantenimiento regular para prevenir el agrietamiento y prolongar su
vida útil. Se desarrollaron tecnologías y técnicas de mantenimiento, como el
sellado de grietas, el fresado y reciclaje del pavimento, la superposición
asfáltica, entre otros, para reparar y mejorar los pavimentos existentes.
Enfoque en la
durabilidad: En las últimas décadas, ha habido un cambio hacia el enfoque en la
durabilidad de los pavimentos. En lugar de simplemente construir pavimentos que
duren un número específico de años, se busca desarrollar pavimentos que sean
más resistentes al agrietamiento y que requieran menos mantenimiento a lo largo
de su vida útil.
A lo largo de la
historia, se ha realizado una investigación y desarrollo continuo para
comprender y abordar los problemas de agrietamiento en los pavimentos. Los
avances en los métodos de diseño, construcción y mantenimiento han permitido la
creación de pavimentos más duraderos y resistentes al agrietamiento, lo que
ayuda a prolongar su vida útil y reducir los costos de mantenimiento a largo
plazo. El tráfico, las condiciones ambientales, las características de los
materiales y las consideraciones de diseño son determinantes para el
comportamiento de los pavimentos en el tiempo (Díaz et al., 2012).
Recursos de
investigación e información
Para la revisión
sistemática se utilizaron diversas bases de datos como Scielo, Sciencedirect,
Redalyc y Scopus. Se enfatiza que estas bases de datos son infalibles en
términos de rendimiento de investigación académica y científica y citas.
Búsqueda de
información
La búsqueda
inicial para este estudio consideró estrategias interpretadas por los
siguientes términos: "ciclo de vida de la marcha",
"mantenimiento del pavimento" y "grietas o fisuras del
pavimento". De los cuales varios artículos provienen de Redalyc, Science
direct, Scielo y Scopus.
Además, se
utilizaron operadores lógicos, que permitieron la combinación lógica de ambos
términos para obtener mejores resultados.
Se encontraron
artículos para el período y la búsqueda se hizo generalmente para 2007 y 2023;
También se tuvo en cuenta el contenido temático.
Se consideran
["ciclo de vida del pavimento", "mantenimiento del
pavimento", "grietas o fisuras del pavimento"] para la ruta de
búsqueda de diferentes fuentes.
· El limitante: texto completo y resumen
· Tipo de herramienta: Trabajos de investigación
· Tiempo: 2007-2023.
· Idiomas: español, inglés y portugués.
Método de
inclusión y exclusión Criterios de inclusión.
Analizando los
datos de la tabla y considerando los descartes, fue posible compartir 30
artículos, material que resultó importante para nuestro tema de investigación,
que trata sobre el agrietamiento y mantenimiento del ciclo de vida del pavimento.
Porque el ciclo de vida del pavimento es muy importante y la información
obtenida debe ser utilizada para entender la vida del pavimento y sus etapas.
El pavimento
y sus etapas de vida útil
El tiempo de
vida del pavimento se puede dividir en varias etapas principales:
Diseño y
construcción del pavimento
El ciclo de vida
del pavimento comienza con su diseño y construcción. Durante esta etapa, se
deben considerar varios elementos, como el tráfico esperado, el ambiente, el
estudio de suelos, los materiales utilizados. Un diseño adecuado y una
construcción de calidad son fundamentales para prevenir futuros problemas de
agrietamiento.
Diseño: Se
selecciona el tipo de pavimento adecuado y se determinan las especificaciones
de construcción.
Construcción: En
esta etapa, se lleva a cabo la construcción del pavimento de acuerdo con el
diseño establecido. Esto puede incluir la preparación del terreno, la
colocación de capas de base y subbase, y finalmente la colocación de la capa de
rodadura.
Pero además
existen otras situaciones que están por fuera del dominio de la técnica de
diseño y que también presentan variabilidad como son: el proceso constructivo,
la condición climática de la zona del proyecto y la aplicación de carga sobre
la estructura. Todas ellas afectando el adecuado desempeño del pavimento a lo
largo del ciclo de vida (Rodríguez et al., 2016).
Agrietamiento
inicial
Con el tiempo,
el pavimento puede experimentar agrietamiento debido a diversos factores, como
el envejecimiento, la fatiga por carga, la contracción y la expansión térmica,
la humedad, entre otros. El agrietamiento por fatiga y la formación de surcos
son los principales tipos de deterioro en los pavimentos flexibles en países
con temperaturas cálidas (Hugo et al., 2007).
Estas grietas
iniciales suelen ser pequeñas y apenas visibles, pero si no se les presta
atención, pueden propagarse y dar lugar a problemas más graves en etapas
posteriores.
Deterioro
Con el tiempo,
el pavimento comienza a mostrar signos de deterioro debido al desgaste y al
envejecimiento. Existen maneras de medir de cierta forma el deterioro del
pavimento, Rodríguez et al. (2013) menciona que los modelos de comportamiento
permiten predecir la condición de deterioro de un pavimento y el desarrollo de
programas de mantenimiento. Los factores como el tráfico excesivo, las
condiciones climáticas adversas, las filtraciones de agua y los errores en la
construcción pueden acelerar este proceso. El agrietamiento es un dilema muy
común que se obtiene durante esta etapa.
Reparación y
rehabilitación
A medida que el
pavimento envejece, es probable que requiera reparaciones y rehabilitaciones
periódicas. Las grietas más grandes y los baches deben ser reparados de manera
adecuada para mantener la integridad estructural del pavimento. Esto puede
implicar técnicas de parcheo, fresado y recubrimientos asfálticos. La
rehabilitación a gran escala puede incluir la reconstrucción parcial o completa
del pavimento.
Según Kiynha,
J., y Fernandes, J. L. (2005) los modelos de desempeño son herramientas
utilizadas para predecir la condición futura de una sección de pavimento a lo
largo del tiempo, vitales para planificar actividades de mantenimiento y
rehabilitación, para estimar los recursos necesarios para preservar el
pavimento, para analizar las consecuencias para la condición de pavimento bajo
diferentes escenarios presupuestarios y para el análisis económico de los
costos que se dan durante las etapas de vida del pavimento.
Mantenimiento
rutinario
El mantenimiento
rutinario es esencial para extender el tiempo de vida del pavimento. En la
gestión de pavimentos es importante evaluar el desempeño de las estrategias de
mantenimiento (Vera et al., 2010).
Esto implica
actividades regulares, como limpieza, sellado de grietas, parcheo de baches, la
renovación de la capa de rodadura y reemplazo de señalización vial. Además,
se deben llevar a cabo inspecciones periódicas para detectar y
abordar problemas potenciales de agrietamiento y deterioro de manera oportuna.
Operación y
mantenimiento: Durante esta etapa, el pavimento está en uso y se somete a la
capacidad del tráfico, los efectos del ambiente y otros factores ambientales.
Fin de vida
útil
A pesar de los
esfuerzos de mantenimiento, llegará un punto en el que el pavimento llegue al
final de su tiempo de vida útil y deba ser reemplazado por completo. Esto puede
implicar la remoción y reemplazo del pavimento existente, seguido de una nueva
construcción.
Por otro lado la
temperatura también tiene su aporte como menciona Pais et al. (2008) que es
posible incluir los efectos de las variaciones de temperatura en un proceso de
diseño de superposiciones de pavimento.
CONCLUSIONES
La gestión adecuada del agrietamiento del pavimento implica
identificar las causas de las grietas, evaluar su gravedad y aplicar las
medidas de mantenimiento y rehabilitación adecuadas cuando se requiera. Lo
mencionado puede incluir técnicas como el sellado de grietas, el fresado y
reciclaje de la capa de rodadura, el uso de elementos y métodos de construcción
de alta calidad para reducir el agrietamiento futuro.
El ciclo de vida del pavimento está estrechamente relacionado con su
agrietamiento y mantenimiento. Un diseño y construcción adecuada del pavimento
puede prolongar su vida útil y minimizar los problemas de agrietamiento. Sin
embargo, con el paso del tiempo y la exposición a factores como el tráfico, las
condiciones climáticas y el deterioro natural, es inevitable que los pavimentos
desarrollen grietas y se requiera mantenimiento.
El agrietamiento del pavimento puede ocurrir debido a varias
razones, como la fatiga causada por la carga repetida de vehículos, la
contracción y expansión térmica, la humedad, la falta de soporte subyacente
adecuado y la calidad deficiente de los materiales utilizados. Estas grietas
pueden empezar siendo pequeñas y no representar un problema significativo, pero
con el tiempo pueden extenderse y convertirse en fisuras más grandes que
afectan negativamente la integridad estructural del pavimento.
Es esencial realizar un mantenimiento regular del pavimento para
prevenir y controlar el agrietamiento. Esto incluye actividades como sellado de
grietas, parcheo de áreas dañadas, recubrimientos superficiales y, en casos más
graves, la reconstrucción parcial o total del pavimento. El mantenimiento
oportuno y adecuado ayuda a prevenir el empeoramiento de las grietas
existentes, protege el pavimento de daños adicionales y extiende su vida útil.
Además del mantenimiento, un diseño y construcción adecuados del
pavimento son fundamentales para su ciclo de vida. Esto implica considerar
factores como el tráfico esperado, el clima local, el estudio de suelos y la
condición de los materiales utilizados. Un diseño bien planificado y una
construcción adecuada garantizan que el pavimento tenga una base sólida y una
superficie resistente, lo que reduce la probabilidad de agrietamiento
prematuro.
En resumen, el ciclo de vida del pavimento está compuesto por las
fases de diseño, construcción, intervención y conservación, deterioro y
rehabilitación. El agrietamiento del pavimento es un problema común durante
este ciclo y debe ser gestionado adecuadamente para garantizar la durabilidad y
el rendimiento a largo plazo de las superficies pavimentadas.Un diseño y
construcción adecuados, junto con un mantenimiento regular, son clave para
prolongar la vida del pavimento y minimizar los problemas de agrietamiento. El
cuidado oportuno y adecuado del pavimento garantiza una superficie segura y
duradera para el tráfico vehicular, lo que a su vez contribuye a la eficiencia
y comodidad del transporte en general.
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