ES2914076T3 - Un pavimento compuesto de hormigón sin juntas - Google Patents

Abstract

Un pavimento compuesto de hormigón sin juntas, que comprende: (i) una primera capa de hormigón de granulación discontinua; (ii) una segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión dispuesta sobre la misma, en donde el hormigón de granulación discontinua comprende cemento, agua y agregado grueso con un tamaño de partículas de 4 a 45 mm, preferiblemente de 8 a 16 mm; en donde dicho hormigón de granulación discontinua no contiene arena; el mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende cemento, aditivo expansivo para hormigón, agua, agregado fino con un tamaño máximo de partículas no mayor de 8 mm; refuerzo de fibra que comprende fibras sintéticas y/o metálicas que tienen un diámetro de 10 a 500 micras y una longitud de 3 a 35 mm; en donde el espesor total del pavimento compuesto se selecciona dependiendo de la carga máxima requerida en el punto de servicio, usando la siguiente fórmula H=(F/100)0,5x100 mm, donde H es el espesor total del pavimento compuesto y F es la carga máxima en el punto de servicio; en donde la proporción entre el espesor de la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión y el espesor total del pavimento compuesto está dentro del intervalo de 1:5 a 2:5.

Description

DESCRIPCIÓN

Un pavimento compuesto de hormigón sin juntas

Campo técnico

La invención se refiere de manera general a la construcción de pavimentos exteriores para carreteras, puentes, áreas de estacionamiento o aparcamientos, y pavimentos exteriores similares, que no requieren juntas de contracción.

Antecedentes de la técnica

Los pavimentos exteriores de hormigón, que se usan para varias aplicaciones, incluyendo estacionamientos, aparcamientos, pavimentación de sitios industriales, autopistas, carreteras, aeródromos, pistas de aterrizaje y calles de rodaje, están hechos de hormigón simple o reforzado e incluyen varios tipos de juntas para el control de grietas y debido a consideraciones prácticas del proceso de diseño y construcción. Los tipos básicos de juntas usadas en tales pavimentos consisten de juntas de construcción, juntas de aislamiento y juntas de contracción, y estas últimas típicamente comprenden la gran mayoría (longitudinalmente) de las juntas utilizadas para pavimentos.

Las juntas de construcción se utilizan por conveniencia durante la construcción como un medio para detener limpiamente la colada del hormigón, por ejemplo, después de un período de tiempo particular (por ejemplo, día). Las juntas de aislamiento se utilizan para separar el pavimento de estructuras o elementos adyacentes, lo que permite un movimiento diferencial entre elementos colindantes sin daños asociados a cualquiera de los elementos. Las juntas de construcción y aislamiento se logran típicamente por mediante la colada del hormigón del pavimento contra el encofrado o el material de aislamiento, preinstalado en las localizaciones apropiadas según las demandas del proyecto dado.

Las juntas de contracción, también conocidas como juntas de control, se cortan en el pavimento de hormigón a una distancia constante, en un intento de localizar el agrietamiento del hormigón provocado por la contracción térmica y la contracción por secado del hormigón. Las juntas de contracción se forman cortando con sierra la superficie superior o reduciendo de otro modo el espesor de la losa efectivo de hormigón, para crear intencionalmente un plano de debilidad en el hormigón. La eficacia de las juntas de contracción para controlar la localización de las grietas depende del espaciamiento de las juntas, la profundidad y el tiempo (después de la colocación del hormigón) del corte con sierra, las condiciones ambientales del ambiente, los detalles del diseño de la mezcla de hormigón, la protección contra la evaporación y los métodos de curado del hormigón empleados, entre otros. consideraciones Además, la planificación de las juntas (es decir, la localización, el espaciado y la profundidad de las juntas) se diseñará cuidadosamente para evitar ángulos agudos, áreas con forma de T o L, y otros detalles desventajosos con respecto al control de grietas.

Incluso con el gran esfuerzo requerido para cortar con sierra las juntas de contracción, lo que requiere un equipo pesado que produce polvo potencialmente dañino y un ruido significativo, a menudo aún pueden producirse grietas perjudiciales fuera de las juntas de contracción. El uso de juntas de contracción también lleva a procesos de deterioro específicos que pueden producirse en las juntas de contracción, que incluyen el agrietamiento en D, la ondulación y el lavado del material de la subrasante. Estos procesos de deterioro en la junta de contracción pueden llevar además a un daño secundario al pavimento y/o a los vehículos que cruzan sobre la junta de contracción. La junta puede volverse irregular debido a los movimientos diferenciales entre las partes colindantes del pavimento, lo que puede provocar un impacto cuando las ruedas cruzan la junta. Este impacto puede dañar el propio pavimento o provocar el desgaste de las máquinas y equipos que hacen uso del pavimento. Alternativamente, el pavimento en la junta puede quedar inapropiadamente apoyado debido al lavado de la subrasante y/o la ondulación de la propia losa, lo que lleva a situaciones de carga por flexión no consideradas en el diseño y más allá de la capacidad del pavimento.

Los enfoques de diseño tradicionales para pavimentos de hormigón de exteriores se basan en detalles apropiados, incluyendo el espaciado y la disposición, de las juntas de contracción para controlar el agrietamiento del pavimento inducido por la contracción [1, 2, 3]. Incluso el uso de soluciones de materiales no tradicionales para pavimentos exteriores, incluyendo el hormigón permeable (o de granulometría discontinua) o el hormigón compactado con rodillo, requiere típicamente la inclusión de juntas de contracción para evitar el agrietamiento aleatorio [4, 5]. Las soluciones divulgadas en los documentos de patente citados [8, 9, 10] también tienen una serie de inconvenientes, resueltos en la presente invención.

Se observa que los pavimentos de hormigón armado continuo se instalan o con juntas de contracción limitadas o sin juntas de contracción. Sin embargo, se sabe que tales pavimentos sufren de agrietamiento significativo con grietas típicamente espaciadas a intervalos de aproximadamente 3 a 10 pies. Las grietas en estos casos, incluso cuando están bien controladas con respecto a la anchura de la grieta, pueden llevar a la corrosión del refuerzo continuo, particularmente cuando se exponen a productos químicos descongelantes durante el servicio. Las superposiciones de hormigón sobre pavimentos existentes (ya sea hormigón, asfalto o combinaciones de los mismos), también conocidas como acabado blanco cuando se aplican al pavimento de asfalto, es una técnica conocida para prolongar la vida útil de los pavimentos deteriorados existentes. Las superposiciones pueden estar adheridas o no al pavimento existente y, en ambos casos, se requieren juntas de contracción para controlar el agrietamiento de la superposición [6]. Las mismas preocupaciones con las juntas descritas anteriormente también se aplican a las juntas en superposiciones; por lo tanto, eliminar la necesidad de juntas de contracción en las superposiciones simplificaría de manera similar el proceso de construcción y mejoraría el rendimiento estructural y de durabilidad a largo plazo de las superposiciones.

Evitar la necesidad de juntas de contracción y limitar el agrietamiento de los pavimentos exteriores sería una simplificación significativa en el proceso de construcción. Eliminar las juntas de contracción, además de limitar o evitar el agrietamiento del pavimento, proporcionaría una mejora drástica en el rendimiento estructural y de durabilidad de los pavimentos exteriores y reduciría el desgaste y deterioro de los equipos y vehículos que atraviesan el pavimento. La CN 2730921 Y divulga un pavimento sin juntas con una capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión.

Sumario de la invención

La invención es una solución de pavimento exterior que permite dimensiones ilimitadas sin juntas de contracción. Se descubrió que una combinación única de dos capas distintas de hormigón permite la eliminación de juntas en pavimentos exteriores ya que no se observaron grietas perjudiciales ni grandes aberturas en las juntas en las losas de prueba. La primera capa (de acuerdo con una realización, la más inferior) comprende una mezcla de hormigón que no contiene arena, también conocido como hormigón de granulometría discontinua, hormigón permeable u hormigón de drenaje, por ejemplo, siguiendo la definición proporcionada en ACI 522-10 "Report on Pervious concrete"[4]. La segunda capa (una capa superior) comprende un mortero reforzado con fibra endurecible por flexión. Se descubrió que la combinación de estos dos materiales dio como resultado un pavimento exterior que no se agrietó perjudicialmente ni experimentó grandes aberturas de las juntas entre losas colindantes coladas años antes de la colocación de la losa inventada, incluso sin el uso de juntas de contracción.

La primera capa (inferior) de hormigón por sí sola se ha aplicado para su uso en jardines, pistas de tenis y para pavimentos y se sabe que tiene una característica de contracción limitada tras secarse. Sin embargo, dicho hormigón, cuando se usa como hormigón de drenaje, es conocido por su baja capacidad de carga limitada al tráfico peatonal ligero y por sufrir obstrucciones debido a la acumulación de detritos y desechos con el tiempo. Además, el hormigón de granulometría discontinua tiene una capacidad estructural limitada en flexión y tensión, ya que el material no es adecuado para la inclusión del refuerzo tradicional.

El mortero reforzado con fibra endurecible por flexión por sí solo generalmente no es financieramente viable para su uso en pavimentos debido al alto contenido de materiales constituyentes costosos, incluyendo los materiales cementosos y las fibras. La combinación de la capa inferior y la capa superior de acuerdo con la invención también reduce el espesor total del pavimento.

La combinación de estos materiales proporciona un pavimento exterior novedoso que es sorprendentemente estable volumétricamente y con una alta capacidad de deformación por flexión en su superficie superior. Esto permite que el material del pavimento se use para pavimentos nuevos o como una superposición sobre pavimentos existentes sin necesidad de juntas de contracción en aplicaciones exteriores. Con la invención, no hay límite técnico para el tamaño máximo del área de aparcamiento, y las juntas de construcción pueden espaciarse tanto como sea necesario y factible con consideraciones prácticas (por ejemplo, la terminación de la colada durante un período de tiempo particular). Al eliminar las juntas, una característica adicional de la invención es que se reducen las demandas de mantenimiento y los costes asociados directos e indirectos (es decir, el tiempo de inactividad) para el pavimento y el equipo que hace uso del pavimento.

Los experimentos a gran escala realizados han demostrado un sorprendente efecto sinérgico del pavimento propuesto, caracterizado por (i) la prevención de la entrada de agua en el pavimento desde la parte superior, (ii) permitir la expansión del agua (en la capa inferior) durante la congelación sin desarrollo de tensión en la interfaz, (iii) asegurado de la infiltración parcial de la segunda capa de hormigón en la primera capa de hormigón de granulometría discontinua, evitando de este modo la deslaminación por separación de las capas.

En la presente están comprendidas dos realizaciones básicas, incluyendo el uso de la invención para su uso en la construcción de nuevos pavimentos exteriores y el uso de la invención como una solución de reparación para el revestimiento de pavimentos exteriores existentes. La invención también puede ser adecuada para aplicaciones interiores, incluyendo almacenes y otros suelos industriales.

Breve descripción de los dibujos.

Figura 1 - Representación esquemática de una realización del pavimento compuesto de hormigón con A que indica la primera capa de hormigón de granulometría discontinua (la capa inferior) y B que indica la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión (la capa superior).

Figura 2 - fotografías que muestren la colocación y compactación de la primera capa de granulometría discontinua del pavimento compuesto.

Figura 3 - un gráfico y una fotografía que muestran los resultados de la prueba del panel SIA 162/6 que tiene un espesor total de 90 mm con hormigón de granulometría discontinua principalmente en tensión.

Figura 4 - un gráfico y una fotografía que muestran los resultados de las pruebas del panel SIA 162/6 con un espesor total de 90 mm con hormigón de granulometría discontinua principalmente en compresión.

Figura 5 - una fotografía que muestra la plataforma de prueba para la prueba de carga a gran escala del pavimento propuesto.

Figura 6 - un gráfico que muestra los resultados de las pruebas de carga a gran escala de dos áreas intermedias para el pavimento propuesto con un espesor total de 10 cm.

Figura 7 - un gráfico que muestre los resultados de la prueba de carga a gran escala del área de borde libre para el pavimento propuesto con un espesor total de 10 cm.

Figura 8 - fotografía que muestra la compactación de la primera capa de granulometría discontinua por medio de un compactador de suelo de placa vibratoria.

Divulgación de la invención

El objetivo de esta invención es proporcionar un pavimento de hormigón compuesto para áreas exteriores pavimentadas que no requieran juntas de contracción para controlar el agrietamiento y para abordar los cambios de longitud en el hormigón debidos a la contracción térmica y la contracción por secado. Otro objetivo de la invención es proporcionar una instalación sencilla y simple de pavimento, siendo de un espesor significativamente reducido y soportando todavía la carga incrementada.

El pavimento compuesto de hormigón propuesto comprende: (i) una primera capa de hormigón de granulación discontinua (la capa inferior) y (ii) una segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión (la capa superior). El hormigón de granulación discontinua comprende cemento, agua y agregado grueso con un tamaño de partículas de 4 a 45 mm, preferentemente de 8 a 16 mm. El mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende cemento, aditivo expansivo para hormigón, agua, agregado fino con un tamaño máximo de partícula no mayor de 8 mm, refuerzo de fibra que comprende fibras sintéticas y/o metálicas con un diámetro de 10 a 500 micras y una longitud de 3 a 35 mm. El espesor total del pavimento compuesto se selecciona dependiendo de la carga máxima requerida en el punto de servicio, usando la siguiente fórmula H=(F/100)05x100 mm, donde H es el espesor total del pavimento compuesto y F es la carga máxima requerida en el punto de servicio. Por ejemplo, si la resistencia a la carga máxima estimada es F=100 kN, el espesor total H del pavimento mixto debería ser de 100 mm. La proporción entre el espesor de la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión y el espesor total del pavimento compuesto está dentro del intervalo de 1:5 a 2:5.

De acuerdo con otra realización, la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprenden además aditivos. Dichas mezclas pueden ser mezclas de incorporación de aire, mezclas de control de la hidratación, mezclas de curado interno, mezclas reductoras de agua, mezclas modificadoras de la viscosidad y polímeros.

De acuerdo con la realización preferida, la primera capa de hormigón de granulación discontinua (la capa inferior) comprende la siguiente cantidad de ingredientes en 1 m3 del hormigón de granulación discontinua: cemento 200-415 kg; agregado grueso 1190-1080 kg, y agua, en donde la cantidad de agua se selecciona para tener el siguiente intervalo de proporción de agua a cemento: 0,27-0,38. La segunda capa (la capa superior) de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende preferiblemente la siguiente cantidad de ingredientes en 1 m3 del mortero reforzado con fibra endurecible por flexión: cemento 500-1200 kg; aditivo expansivo para hormigón: del 1 al 30% en masa de cemento y suficiente para lograr el cambio positivo de longitud neta en un tiempo infinito; agregado fino 650-1200 kg; fibras sintéticas 1,5-27 kg y/o fibras metálicas 15-150 kg; y agua, en donde la cantidad de agua se selecciona para que tenga el siguiente intervalo de proporción de agua a cemento: 0,20-0,40. El aditivo expansivo de hormigón puede ser sulfoaluminato de calcio, aluminato de calcio, aluminato tricálcico, óxido de calcio u óxido de magnesio, o una combinación de los mismos.

De acuerdo con otra realización más, del 5 al 90% del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se reemplaza por materiales cementosos suplementarios. En este caso, se debe mantener la proporción de agua a aglutinante (es decir, cemento más materiales cementosos suplementarios) establecida anteriormente. El material cementoso suplementario puede ser escoria de alto horno granulada molida, ceniza volante, microsílice, arcilla calcinada, puzolana de origen natural, pizarra quemada, caliza o una combinación de los anteriores.

De acuerdo con otra realización más, el 5-50% del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se reemplaza por rellenos minerales. Los rellenos minerales pueden producirse a partir de tipos de rocas sedimentarias, ígneas o metamórficas.

De acuerdo con otra realización más, el 1-50 % del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se sustituye por materiales cementosos suplementarios y el 5-45 % del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se sustituye por rellenos minerales.

La capacidad máxima de flexión del mortero reforzado con fibra endurecible por flexión debe ajustarse para adaptarse a las cargas estructurales para un proyecto específico ajustando el contenido y el tipo de fibra usada. El ajuste del tipo y contenido de fibras también permite el control de la profundidad de infiltración del mortero reforzado con fibra endurecible por flexión en el hormigón de granulación discontinua. Esta característica de la invención permite ajustar la fuerza de unión (es decir, la unión entre la primera y la segunda capa del pavimento compuesto), que es otra característica novedosa de la invención.

De acuerdo con otra realización, la primera capa de hormigón de granulación discontinua puede comprender además fibras, en particular, fibras de polímero sintético.

De acuerdo con otra realización más, la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende además un refuerzo de barra deformada.

De acuerdo con la realización preferida, el pavimento está libre de juntas. Sin embargo, también es posible la colocación del pavimento propuesto usando juntas de contracción. No obstante, las juntas de contracción no son técnicamente necesarias y tampoco son económicamente factibles, debido al aumento de los costes de construcción y mantenimiento.

La primera capa se colocará, nivelará y compactará antes de la instalación de la segunda capa. La colocación de la primera capa puede lograrse mediante un camión basculante/volquete u otros medios apropiados familiares para los expertos en la técnica. La nivelación, a la elevación o el perfil apropiados, puede lograrse mediante el uso de equipos de nivelación controlados por láser, una niveladora de carreteras u otros medios para lograr un nivel y un perfil bien controlados del hormigón de granulación discontinua. La compactación del hormigón de granulación discontinua puede lograrse por medio de equipos de compactación que incluyen varios tipos de apisonadoras, incluyendo apisonadoras neumáticas, apisonadoras de tambor simple o doble, etc., compactadores de placas vibratorias, mediante varias pasadas de un vehículo con neumáticos o con orugas, u otros medios adecuados familiares para un experto en la técnica. La primera capa puede instalarse directamente contra el material de la subbase (por ejemplo, subrasante compactada, pavimento existente, hormigón de limpieza, etc.) o, si es necesario debido a los requisitos específicos del proyecto de impermeabilidad al agua o al gas, contra materiales de membrana. La subbase deberá tener una compactación óptima de acuerdo a estándares conocidos por el experto en la técnica y con un valor K de capacidad portante de Westergaard.

La segunda capa puede instalarse sucesivamente durante el mismo día o en un día posterior. El retraso en la instalación de la segunda capa solo se limitará a una duración tal que no se permita que la primera capa de hormigón de granulación discontinua se obstruya con escombros.

Posteriormente a la compactación de la primera capa, se colocará, nivelará y consolidará la segunda capa. No deben usarse agentes de unión. La colocación puede lograrse mediante los medios típicos de colocación de hormigón incluyendo el bombeo, la descarga directa desde un camión de hormigón de mezcla preparada u otros medios comunes familiares para los expertos en la técnica. La nivelación y la consolidación pueden lograrse usando una regla láser para hormigón, mediante el uso de vibradores de sonda estándar y herramientas manuales para hormigón familiares para los expertos en la técnica, o mediante la modificación del diseño de la mezcla de hormigón para lograr una característica de autonivelación y autoconsolidación del mortero reforzado con fibra endurecible por flexión.

De acuerdo con otra realización más, el pavimento comprende además una o más capas de pavimento o suelo existente por debajo de la primera capa de hormigón de granulación discontinua (como una solución de reparación para repavimentar pavimentos existentes).

Cuando se utiliza como una reparación de un pavimento deteriorado, la invención proporciona beneficios adicionales. Un problema común para las reparaciones de superposición es la delaminación de la superposición de la subrasante/pavimento original. En la invención, la unión entre la capa superior y la capa inferior se mejora mediante la infiltración parcial del hormigón poroso por el mortero reforzado con fibra endurecible por flexión.

Ejemplos de implementación de la invención

Ejemplo 1

La invención se usa en este ejemplo en un espesor de diseño total de 90 mm sin juntas (primera capa de granulación discontinua de 60 mm de espesor, es decir, una capa inferior, y una segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión de 30 mm de espesor, es decir, una capa superior) con un tráfico de carga de rueda de 50 kN y carga distribuida uniformemente de 50 kN/m2 y con una subbase que tiene un valor K de Westergaard de 0,1 N/mm3

El hormigón para la primera capa de granulación discontinua (la capa inferior) consistía de 290 kg/m3 de cemento CEM I, 87 kg/m3 de agua, aditivo reductor de agua con una dosificación de 1,74 kg/m3 y 1622 kg/m3 de un agregado grueso de granito con una distribución de tamaño de partículas de 5-16 mm. Esta capa se instaló por medio de una colocación desde un camión volquete, esparciendo el hormigón usando un equipo de máquina equipado con regla láser y compactación mediante una apisonadora como se muestra en la Fig. 2. El diseño de la mezcla para la segunda capa (la capa superior) consistía de 800 kg/m3 de cemento CEM I, 45 kg/m3 de aditivo expansivo para hormigón CSA (sulfoaluminato de calcio), 240 kg/m3 de agua, aditivo reductor de agua con una tasa de dosificación de 12,8 kg/m3, 1172 kg/m3 de un agregado fino de 0-4 mm y 9,0 kg/m3 de fibra de polipropileno de 35 mm de largo y 0,5 mm de diámetro. Esta mezcla se colocó con bomba sobre el hormigón de granulación discontinua (la capa inferior) inmediatamente después de su compactación, se niveló con herramientas manuales y se terminó con una escoba en el fraguado inicial.

El área de prueba de la colada de pavimento en el espacio exterior de una nave industrial fue sometida a pruebas a gran escala como se describe a continuación.

Las placas del pavimento, extraídas de la losa de prueba, se evaluaron según el método de prueba SIA 162/6 en ambas orientaciones (es decir, con el hormigón de granulación discontinua principalmente en tensión y con el hormigón de granulación discontinua principalmente en compresión). Los resultados descubrieron que los paneles con un espesor total de 90 mm y un tramo de 760 mm lograron una carga puntual máxima de 22,9 kN con hormigón de granulación discontinua principalmente en tensión y una carga puntual máxima de 31,3 kN con hormigón de granulación discontinua principalmente en compresión. Además, para ambas orientaciones, la carga transferida, incluso después del agrietamiento, no cayó por debajo de 7,0 kN para deflexiones verticales de hasta 30 mm. Los resultados de la prueba SIA 162/6 se muestran en la Figura 3 y la Figura 4.

La prueba de carga a gran escala de la losa de prueba también se completó aplicando una carga puntual a través de una placa de carga de 0,2 x 0,2 m2. La carga se aplicó en el centro y en un borde libre de la losa. Para la prueba, la carga se aplicó a la placa de carga usando un gato hidráulico que reacciona contra un marco de acero y hormigón (que se muestra en la Fig. 5), mientras se medían los desplazamientos verticales. Se completaron dos pruebas en una localización en la mitad del tramo de la losa, mientras que una prueba se completó en el borde libre de la losa. También se usó el mismo marco de reacción para evaluar el módulo de reacción de la subrasante, que se determinó en 0,1 N/mm3. En la mitad del tramo, las grietas se observaron primero con cargas puntuales de 225-250 kN, que se consideraron equivalentes a la carga puntual última. Para los bordes libres, el agrietamiento se observó por primera vez con una carga puntual de 130 kN y el nivel de carga última se registró como 160 kN.

Las esquinas y los bordes libres de la losa de prueba no mostraron ningún signo de ondulación y no se observaron grietas estructurales con el tiempo cuando la intensidad de la carga no excedió >100 kN para confirmar la reducción significativa de la contracción de la losa a casi cero.

En caso de intensidades de carga más altas, el espesor se incrementará habitualmente como el inverso del cuadrado del espesor, por tanto, una carga puntual consecutiva de 100 kN (100 kN+100 kN = 200 kN de carga puntual máxima) necesitará un espesor total de 100/50 = 2 = (Hx/100)2.

Por lo tanto, 2 x 1002 = Hx 2, por lo tanto, Hx = 141 mm que consiste de 40 mm en la parte superior y 101 mm en la parte inferior.

De acuerdo con la invención, la losa puede ser significativamente más delgada que una tradicional. La losa de prueba a gran escala enseña que una losa de 90 mm de acuerdo con la invención muestra una carga de colapso única de 225-250 kN en un coeficiente de reacción K = 0,1 N/mm3. La intensidad de carga de rueda máxima puede obtenerse dividiendo por un factor de seguridad global de 1,5 (factor de material) x 1,5 (factor de carga) x 1,4 (factor dinámico), por tanto, 225 kN/3,15 = 71 kN.

En comparación con las disposiciones de TR 34 [7] para una losa reforzada con malla de alambre A 252 del mismo espesor de 90 mm sujeta a una carga en un solo punto, solo se permite una carga de rueda de 29 kN.

El espesor necesario de una losa de la invención para resistir una carga de rueda de 71 kN es, por lo tanto, significativamente más delgado que el espesor requerido de una losa tradicional con malla inferior, que debería ser de espesor H = (71/29)05 x 90 mm = 141 mm.

Una losa de la invención también es aplicable para uso en espacios internos de, por ejemplo, almacenes, plantas, etc.

Ejemplo 2

La invención se usó en un segundo ejemplo de fundición en un patio de hormigón premezclado con carga de camiones pesados y excavadoras. En este ejemplo, el tipo de losa tenía un espesor de diseño total de 100 mm (primera capa de granulación discontinua de 65 mm de espesor, es decir, la capa inferior, y una segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión de 35 mm de espesor, es decir, la capa superior).

El hormigón para la primera capa (es decir, la parte inferior) de hormigón de granulación discontinua consistía de 290 kg/m3 de cemento CEM II/AT, 87 kg/m3 de agua, aditivo reductor de agua con una tasa de dosificación de 1,74 kg/m3 y 1500 kg/m3 de un agregado grueso de dolomita con una distribución de tamaño de partículas de 8-16 mm. Esta capa se instaló por medio de una colocación desde un camión volquete, esparciendo el hormigón usando un cargador de dirección y herramientas manuales, y compactando por medio de un compactador de suelo de placa vibratoria como se muestra en la Fig. 8.

El diseño de la mezcla para la segunda capa (es decir, la superior) consistía de 800 kg/m3 de cemento CEM II/AT, 45 kg/m3 de aditivo expansivo para hormigón CSA (sulfoaluminato de calcio), 288 kg/m3 de agua, aditivo reductor de agua con una tasa de dosificación de 16 kg/m3, 715 kg/m 3 de un agregado fino de 0-4 mm, 264 kg/m3 de un material de relleno de dolomita y 9,0 kg/m3 de una fibra de polipropileno con una longitud de 19 mm. Esta mezcla se colocó sobre la primera capa de hormigón después de que la primera capa hubiera alcanzado el fraguado final.

La losa de prueba fue colada directamente adyacente y en contacto con una losa de hormigón existente sin juntas de construcción ni de aislamiento. Después de varios meses de servicio, incluyendo un invierno y la abrasión/desprendimiento de los cubos de acero en la superficie de hormigón por parte de las excavadoras que recogían el agregado de las pilas, la losa permanece en buenas condiciones, sin signos de desgaste y con grietas limitadas y bien controladas, incluso adyacentes a grietas amplias en la losa colindante de hormigón tradicional. Ejemplo 3

Este ejemplo comprende un ejemplo de diseño de una losa exterior como la invención con 5000 m2 de área. La losa está diseñada como una losa continua sin juntas internas con un coeficiente de reacción k = 0,08 N/mm2. Las únicas juntas son las juntas de día, debido a la limitación de la capacidad diaria de un grupo particular de trabajadores (por ejemplo, de aproximadamente 5000 m2 de área) y que no están relacionadas con limitaciones o requisitos de la tecnología. Este diseño es adecuado para rampas o plataformas con camiones de 44 toneladas métricas, con cargas de rueda de hasta 62 kN y 10 toneladas por eje. Usando el enfoque de diseño y la proporción de los componentes descritos en el Ejemplo 1, un espesor de 100 mm (segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión de 30 mm de espesor y primera capa de granulación discontinua de 70 mm de espesor) proporciona capacidad suficiente. En el caso de que se use en el diseño un coeficiente de reacción de k = 0,03 N/mm3, el espesor aumenta hasta 140 mm (segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión de 40 mm de espesor y primera capa de granulación discontinua de 100 mm de espesor). Los espesores requeridos de las losas de la invención son significativamente más delgados que cualquier diseño tradicional.

En las tablas 1 y 2 se resumen algunos ejemplos adicionales de implementación de la invención.

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El espesor de la primera capa de hormigón de granulación discontinua (la capa inferior) en los ejemplos es el siguiente: ejemplo 4 - 60 mm, ejemplo 5 - 120 mm, ejemplo 6 - 60 mm, ejemplo 7 - 160 mm, ejemplo 8 - 60 mm, ejemplo 9-60 mm, ejemplo 10-60 mm.

Referencias citadas

1. ACI 325.9R-15 "Guide for Construction of Concrete Pavements", American Concrete Institute Committee 325, 2015, pp. 62.

2. ACI 325.12R-02 "Guide for Design of Jointed Concrete Pavements for Streets and Local Roads", American Concrete Institute Committee 325, 2002 (reaprobada 2013) , pp. 32.

3. ACI 330R-08 "Guide for the Design and Construction of Concrete Parking Lots", American Concrete Institute Committee 330, 2008, pp. 36.

4. ACI 522R-10 "Report on Pervious Concrete" American Concrete Institute Committee 522, 2010 (reaprobada 2011), pp. 40.

5. ACI 327R-14 "Guide to Roller-Compacted Concrete Pavements" American Concrete Institute Committee 327, 2015, pp. 51.

6. National Concrete Pavement Technology Center, "Guide to Concrete Overlay Solutions," 2007, pp. 29.

7. The Concrete Society, "Technical Report 34 - Concrete Industrial Ground Floors - A Guide to Design and Construction", 2016, pp. 104.

8. CN 2730921 Y (Sun Xuegao) 05.10.2005 .

9. JP 2017133255 A (Taiheiyo Cement Corp.; Univ Tokyo Metropolitan) 03.08.2017 .

10. DE 102005054235 A1 (Fitr Ges Fuer Innovation Im Ti; Baumbach Metall GmbH) 24.05.2007 .

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un pavimento compuesto de hormigón sin juntas, que comprende:

(i) una primera capa de hormigón de granulación discontinua;

(ii) una segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión dispuesta sobre la misma, en donde el hormigón de granulación discontinua comprende cemento, agua y agregado grueso con un tamaño de partículas de 4 a 45 mm, preferiblemente de 8 a 16 mm; en donde dicho hormigón de granulación discontinua no contiene arena;

el mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende cemento, aditivo expansivo para hormigón, agua, agregado fino con un tamaño máximo de partículas no mayor de 8 mm; refuerzo de fibra que comprende fibras sintéticas y/o metálicas que tienen un diámetro de 10 a 500 micras y una longitud de 3 a 35 mm; en donde el espesor total del pavimento compuesto se selecciona dependiendo de la carga máxima requerida en el punto de servicio, usando la siguiente fórmula H=(F/100)05x100 mm, donde H es el espesor total del pavimento compuesto y F es la carga máxima en el punto de servicio; en donde la proporción entre el espesor de la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión y el espesor total del pavimento compuesto está dentro del intervalo de 1:5 a 2:5.

2. El pavimento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende además mezclas seleccionadas del grupo que consiste de mezcla de incorporación de aire, mezcla para controlar la hidratación, mezcla de curado interno, mezcla reductora de agua y mezcla modificadora de la viscosidad y polímeros.

3. El pavimento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la primera capa de hormigón de granulación discontinua comprende la siguiente cantidad de ingredientes en 1 m3 del hormigón de granulación discontinua: cemento 200-415 kg; agregado grueso 1190-1800 kg, en donde la cantidad de agua se selecciona para tener el siguiente intervalo de proporción de agua a cemento: 0,27-0,38.

4. El pavimento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende la siguiente cantidad de ingredientes en 1 m3 del mortero reforzado con fibra endurecible por flexión: cemento 500-1200 kg; aditivo expansivo para hormigón: del 1 al 30% en masa de cemento; agregado fino 650-1200 kg; fibras sintéticas 1,5-27 kg y/o fibras metálicas 15-150 kg; en donde la cantidad de agua se selecciona para que tener el siguiente intervalo de proporción de agua a cemento: 0,20-0,40.

5. El pavimento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el 5-90% del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se sustituye por materiales cementosos suplementarios.

6. El pavimento de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el material cementoso suplementario se selecciona del grupo formado por escoria granulada de alto horno molida, ceniza volante, microsílice, arcilla calcinada, puzolana de origen natural, pizarra quemada y caliza.

7. El pavimento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el 5-50% del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se reemplaza por rellenos minerales, que se producen a partir de tipos de rocas sedimentarias ígneas y/o metamórficas.

8. El pavimento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, en donde el 1-5 % del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se reemplaza por materiales cementosos suplementarios y el 5-45% del cemento usado en la primera capa de hormigón de granulación discontinua y/o en la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión se reemplaza por rellenos minerales, que se producen a partir de tipos de rocas sedimentarias, ígneas o metamórficas.

9. El pavimento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el aditivo expansivo para hormigón se selecciona del grupo que consiste de sulfoaluminato de calcio, aluminato de calcio, aluminato tricálcico, óxido de calcio y óxido de magnesio.

10. El pavimento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda capa de mortero reforzado con fibra endurecible por flexión comprende además un refuerzo de barra deformada.

11. El pavimento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera capa de hormigón de granulación discontinua comprende además fibras de polímero sintético.

12. El pavimento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el pavimento comprende además una o más capas de pavimento o suelo existente por debajo de la primera capa de hormigón de granulación discontinua.