FACULTAD DE INGENIERA

TECNOLOGA DEL HORMIGN II HORMIGN COMPACTADO A RODILLO PARA

PAVIMENTOS

AO 2015

Alumno:

Jess Santilln

Introduccin

El Hormign Compactado con Rodillo, HCR, comenz a estudiarse en Argentina, de manera metdica, casi simultneamente en sus dos formas ms importantes de aplicacin: en pavimentos y en diques de gravedad.

Las diferencias existentes en estos dos tipos de estructuras, pertenecientes al dominio de la Ingeniera Civil, son tan amplias que, lgicamente, necesitan del cumplimiento de condiciones distintas para satisfacer adecuadamente las exigencias especficas de cada una.

Por ello, y atentos a la evolucin que ha alcanzado la investigacin del HCR en nuestro pas, se distingue con siglas diferenciales a ambos tipos de HCR, denominado HCRV al de uso vial y HCRD al del empleo en diques.

En el caso del HCRV encontramos algunas caractersticas comunes con dos materiales de gran aplicacin en la actividad vial como son los estabilizadores granulares con cemento o gravas- cemento y el hormign de cemento portland u hormign tradicional.

El HCRV es similar a una grava-cemento en su aspecto exterior, en la forma de produccin con mquina mezcladora, en el transporte, distribucin y compactacin, en el sistema de curado, en la relacin agua- cemento que oscila entre 0,38 y 0,45, tambin en la posibilidad de ser inmediatamente librado al trnsito una vez finalizada la operacin del curado.

Es similar al hormign tradicional en su forma de produccin con hormigonera de paletas mviles, en el contenido de cemento que oscila entre el 12 y el 14 % del peso total de materiales secos incluido el cemento, en la respuesta tradicional que como consecuencia permite el diseo de la losa con igual metodologa y empleando los bacos y grficos de uso comn para el hormign tradicional, y en el empleo posible de los mismos sistemas de curado.

Tambin presenta similitud con los concretos asflticos en el uso de iguales equipos para la etapa constructiva, como la distribucin con terminadora y la vibrocompactacin con rodillos lisos y neumticos, adems de la posibilidad de apertura inmediata al trnsito.

Materiales

En todas las experiencias programadas se ha buscado el empleo exclusivo de materiales locales o de los ms prximos a la zona de obra. Agregado grueso y fino

Puede emplearse canto rodado natural o piedra triturada. El tamao mximo es importante por los problemas de segregacin y de terminacin superficial, aconsejndose el uso de T mx. = 20 mm. Las arenas pueden ser de tipo industrial o natural segn las condiciones locales.

La experiencia europea, que fue adoptada en nuestro pas con excelentes resultados, indica dos tipos de granulometras donde tambin se incluye la presencia del cemento:

Tamiz IRAM Tamao Mximo 16 mm 20 mm 25,4 mm - 100 19 mm 100 85-100 16 mm 88-100 76-95 9,5 mm 70-87 60-83 4,8 mm 51-69 42-63 2 mm 34-49 29-47

420 m 18-29 16-27 74 m 10-20 9-19

El porcentaje en que intervendr el agregado grueso y el fino se determina por los mtodos comunes de composicin granulomtrica (Mtodo DNV, de Rothfuchs, etc.) partiendo de las curvas tipo indicadas, segn el tamao mximo elegido, y haciendo intervenir al cemento como un agregado ms, partiendo de una composicin de entre el 12 y el 14 % de cemento sobre el peso total de la mezcla. Cementos

Pudiendo emplearse cementos comunes es aconsejable el empleo de cementos puzolnicos o de escoria granulada de alto horno, fabricados en nuestro pas bajo IRAM 50000, de manera de lograr un tiempo de comienzo de frage mayor, lo que asegura un tiempo de trabajo para el HCRV mayor que el que se obtiene cuando se emplean cemento normal.

Este concepto de tiempo de trabajo es importante en la tecnologa de los HCR y se define como el tiempo transcurrido desde el comienzo de la produccin en hormigonera o en mezcladora, cuando se incorpora el agua al hormign, hasta el comienzo del fraguado del cemento, en el cual debe realizarse totalmente el transporte, la puesta en obra y la compactacin hasta su terminacin.

Agua

El porcentaje ptimo de agua oscila entre el 4 y el 6 % del peso seco de los materiales.

En nuestra tecnologa se determina partiendo del ensayo Proctor, con probetas preparadas con distintos porcentajes de humedad, entre el 3 y el 7 % (cinco puntos), compactadas de acuerdo al Ensayo VN-E5-67(Ensayo V), lo que permite determinar la Humedad ptima y la Densidad mxima del material; este ltimo valor oscila en las experiencias entre 2,2 y 2,4 g/cm3.

El HCRV es muy sensible a las variaciones del contenido de agua, la falta aumenta el riesgo de segregacin y el exceso dificulta el aprovechamiento total de la energa de compactacin. Aditivos

Se tratar generalmente de evitar su uso, nicamente puede resultar interesante el empleo de retardadores de fraguado en cuyo caso la incorporacin debe realizarse junto con el agua en su ingreso a la hormigonera o mezcladora. Capacidad estructural

Partiendo de la dosificacin establecida y de la Humedad ptima encontradas se procede a fabricar probetas que servirn para, a la edad de 7 y 28 das, evaluar su resistencia estructural.

Las probetas se producen con el mismo sistema de compactacin indicado, quedando las dimensiones aproximadas en 15 cm de dimetro y 12 cm de altura. El curado es el tradicional para probetas de hormign, en cmara hmeda a 20 C y 90 % de humedad.

Los ensayos de resistencia se hacen a rotura por compresin diametral, segn IRAM 1658.

Los valores que se obtienen a los 28 das, oscilan entre los 28 y 33 kg/cm2, si se han seguido las recomendaciones indicadas, como se ha comprobado en estos trabajos.

Es importante tambin conocer la capacidad soporte inmediata del material, lo que posibilitar su correcta compactacin con rodillos vibrantes. Para ello se someten probetas compactadas al 97% de la Densidad mxima, al ensayo de Valor Soporte el que debe resultar igual o mayor al 65 %.

Esta condicin es cumplida satisfactoriamente con facilidad por las propias caractersticas del material. El ensayo debe realizarse inmediatamente de preparada la probeta, sin sobrecarga y sin embebimiento previo.

Es importante determinar la sensibilidad de la mezcla a las variaciones de la energa de compactacin y el porcentaje de humedad, para luego ajustar los necesarios controles en obra.

La metodologa aconsejada consiste en confeccionar probetas compactando con distintas energas, 12, 15 y 56 golpes, por ejemplo,

verificando en cada una la densidad lograda y la resistencia a rotura por compresin diametral de las mismas.

La sensibilidad al agua se puede conocer preparando probetas variando el porcentaje correspondiente a la Humedad ptima, en 1 y 0,5, y compactando para densidades del 95, 97 y 100 % de la Densidad mxima obtenida de la manera indicada y determinando la energa de compactacin necesaria pata cada variacin de la humedad.

Para el diseo estructural debe emplearse el valor representativo de la resistencia a rotura por compresin diametral obtenido con probetas compactadas al 97 % de la Densidad mxima. Diseo estructural

Conocida la capacidad estructural del HCRV que se utilizar en obra, el diseo del espesor de las losas se ha realizado de acuerdo con los mtodos empleados para diseo en pavimentos, tanto rurales como urbanos, de hormign tradicional.

Se determinar por los mtodos conocidos el V.S.R. de la subrasante, y las cargas que actuarn sobre la estructura del camino, que se obtienen generalmente de los censos de cargas, disponibles, predimensionando a la los de HCRV empleando los mismos elementos que se utilizan para las losas de hormign tradicional. Al respecto de estos elementos para el diseo, bacos y grficos, se estima que a medida que avance el conocimiento del hormign, se podrn confeccionar nuevos grficos especialmente preparados para disear con HCRV. Fisuracin

Las fisuras por contraccin inicial se producen normalmente en los HCRV respondiendo a las causas caractersticas de los pavimentos rgidos, pero en este caso particular a distancias mayores que en los de hormign tradicional porque la relacin agua-cemento es menor, lo que significa una menor cantidad de agua sobrante a eliminar. La experiencia argentina, coincide en este caso con la europea y las fisuras se producen entre los 10 y 20 m, observndose mayor regularidad y perpendicularidad respecto al eje longitudinal de calzada, y espesor de abertura menor.

No se produce fisuracin longitudinal o de articulacin, condicin que se ha cumplido en todas las experiencias realizadas hasta este momento en el pas.

La tendencia actual es permitir la libre fisuracin de las losas y luego proceder al sellado correspondiente cuando sea necesario. Pero cuando el HCRV se emplea como capa de rodamiento, sin recubrimiento, es aconsejable construir juntas transversales por el mtodo clsico de provocar la fisura debilitando la seccin de la losa, con la ventaja adicional que el tiempo de comienzo de la fisuracin es mayor que en el hormign clsico, no antes de las setenta y dos horas de vida, por lo que iniciar las operaciones de formacin de juntas no resulta tan apremiante en el tiempo.

Calidad superficial

Las exigencias varan segn que la losa de HCRV est destinada a ser recubierta o no.

Los controles de regularidad superficial son iguales a los que se realizan sobre losas de hormign clsico con los equipos que pueden emplearse y las exigencias que deben cumplirse.

Si el HCRV va a ser recubierto las exigencias disminuyen y varan para recubrimientos con tratamientos o concretos asflticos.

Lograr una buena terminacin superficial, de acuerdo con la experiencia acumulada, tiene relacin con la granulometra de los agregados, conviene un T mx. no mayor de 19,5 mm, con el equipo de distribucin que se emplee. Es aconsejable una terminadora con precompactacin del material en lugar de distribuirlo con motoniveladora, seguido por el equipo de compactacin, rodillos lisos vibrantes usados convenientemente y rodillo neumtico para terminacin final. Produccin

El HCRV se puede producir en planta mezcladora del tipo empleado para suelo - cemento o mezcla granular y tambin en planta hormigonera de paletas mviles. Las primeras dosifican por volumen y las segundas por pesadas. Ambas resultan eficientes y en nuestra experiencia acumulada con los dos sistemas se han logrado buenos resultados.

Se producen en el pas amplia variacin de manera que su empleo no presenta dificultad. Transporte

Se realiza en camiones volcadores sin ningn dispositivo especial. Slo debe cuidarse en verano la posible evaporacin de agua para lo que puede resultar conveniente cubrir con un toldo adecuado al material.

La altura de cada desde la planta al camin debe cuidarse que resulte la mnima posible para evitar problemas de segregacin. La distancia de transporte debe tambin considerarse en lo que representa como consumo de parte del tiempo de trabajo cuya importancia ya se ha explicado precedentemente. Distribucin

Esta operacin puede realizarse desde la forma ms elemental que consiste en el empleo de motoniveladora hasta la ms avanzada con terminadora para concreto asfltico que dejan el material precompactado y semiterminado. Como elemento intermedio se pueden mencionar las distribuciones tipo cajn que suelen emplearse en bases estabilizadas granulares.

Por supuesto que segn la mayor o menor calidad del equipo distribuidor ser el resultado que se obtenga en lo referente a uniformidad de espesores y terminacin superficial.

En esta etapa es conveniente disponer de un equipo para riego con agua por pulverizacin, por si se produjera el secamiento de la superficie. Tambin debe controlarse si la base de asiento est seca antes de la distribucin del hormign, en cuyo caso es necesario un previo riego con el equipo disponible, por ejemplo, un camin regador.

La distribucin se realiza por carriles, de acuerdo con el ancho que permite al equipo, siempre se tratar de terminar en una lnea para todos los carriles a objeto de formar una sola junta transversal de construccin.

Otra ventaja de este material con respecto al hormign tradicional es que no precisa de moldes laterales para su contencin, ya que su propia consistencia inicial lo mantiene conformado adecuadamente. Compactacin

Se emplean los mismos equipos que se utilizan en la compactacin del concreto asfltico.

El rodillo liso vibrante conviene que tenga un peso de 30 o ms kg/cm de generatriz.

El rodillo neumtico puede emplearse con una carga de 3000 kg por rueda y presin de inflado mayor o igual a 8 kg/cm2.

Se comienza con el rodillo liso esttico y luego se trabaja vibrando con el nmero de pasadas (trayecto de ida y vuelta del rodillo) suficientes para lograr la densidad especificada.

No hay un nmero fijo de pasadas de rodillo liso; debe realizarse una experiencia previa a la obra, en un tramo elegido expresamente donde se verifique el nmero de pasadas necesarias, que puede variar entre cuatro y diez, pero como queda indicado, todo depende de las caractersticas de la base, del material y del equipo disponible, del espesor y del clima.

Finalmente se pasa el rodillo neumtico cuya misin es mejorar la terminacin de la losa borrando las pequeas deficiencias que pueden quedar luego del paso del rodillo liso.

Tambin para esta etapa es necesario disponer de un equipo para regar agua por aspersin por si fuera necesario, especialmente en das de verano y ventosos.

La compactacin de los bordes es un punto importante; si se trabaja por carriles hay que dejar sin compactar una tira longitudinal de aproximadamente 40 cm de ancho que acta de contencin, luego al compactar el segundo carril se compactar esta tira. Para la contencin lateral se trabaja en igual forma realizndose la compactacin de la tira junto con el material de banquinas.

En los pavimentos urbanos la contencin lateral se realiza con los cordones colocados previamente. Curado

Se realiza inmediatamente despus de terminada la compactacin. Se aconseja emplear emulsin asfltica aninica distribuida con

camin regador. Si se va a liberar al trnsito, lo que puede hacerse no bien rompa la emulsin, es un riego con arena, en un espesor de 5 mm

aproximadamente, para evitar que el asfalto sea levantado por las ruedas de los vehculos.

Tambin puede curarse con los sistemas clsicos de curado de los pavimentos de hormign. Juntas

No es necesaria la construccin de juntas transversales de cada jornada de trabajo, que debe materializarse de acuerdo con lo indicado, tratando de que sea nica para todo el ancho de la calzada. Normalmente se construye quitando la cuna construida para el acceso de los resultados al final del da y cortando verticalmente la seccin transversal de la losa.

El cuidado de la junta o de la fisura cuando sta se manifiesta se limita a un sellado empleando los materiales y mtodos tradicionales. Controles en planta

Adems del correcto calibrado de la planta, sea sta por pesada o por volumen y de los controles especficos para cada material acoplado, es importante el control de granulometra de la mezcla. Para ello se tomar material mezclado seco, antes del ingreso del agua, y se determinar su granulometra para compararla con la mezcla granulomtrica tipo, realizando las correcciones que corresponden si fuera necesario.

El porcentaje de humedad de la mezcla debe tambin controlarse en planta, retirando material del camin cargado para su transporte a obra.

La periodicidad de estos dos controles depende del ritmo de avance de la obra, pero en condiciones normales la granulometra debe verificarse tres veces al da, por la maana, al medioda y por la tarde.

En el caso del porcentaje de humedad, dada la alta sensibilidad del HCR a las variaciones del agua, es conveniente un control estricto. Puede realizarse, por ejemplo, cada hora de trabajo; este intervalo de tiempo variar segn la normalidad que se verifique en los valores obtenidos, tambin debe atenderse a las condiciones climticas en que se est desenvolviendo la obra.

Se tendr en cuenta que del mismo camin que se retir material para analizar se volver a retirar una vez que ste llegue a la obra, para determinar un nuevo porcentaje de humedad que permitir valorar las prdidas que pudieran ocurrir durante el trayecto de planta en obra.

Se moldearn probetas con material extrado en planta, para luego de curadas, ensayarlas a rotura por compresin diametral, lo que permitir verificar la calidad estructural de la mezcla.

Queda sobreentendido que todas estas operaciones de control deben realizarse empleando la misma metodologa que fue usada en la etapa inicial de evaluacin y diseo.

Controles en obra

El control del porcentaje de humedad de la mezcla. Como se expresara precedentemente, se har con material del mismo camin de donde se extrajo para igual control en planta.

La medicin del espesor de la capa se hace desde la misma mquina distribuidora, a medida que sta avanza, de manera que cualquier error pueda corregirse inmediatamente.

El control de avance de la densificacin y del porcentaje de humedad durante la compactacin con rodillo se realiza por intermedio de ncleo densmetro, siendo los equipos Troxler los que han alcanzado mayor divulgacin; permiten medir densidad hmeda y seca del material y el porcentaje de humedad, control que se puede realizar a distintas profundidades dentro del espesor de la capa.

Se acostumbra controlar tambin la densidad por el mtodo de la arena o del volumenmetro, para efectuar las comparaciones de valores obtenidos en un mismo lugar y fundamentalmente hasta que el personal actuante se familiarice con esta nueva tecnologa.

El control de curado con emulsin asfltica se efecta de manera similar al mtodo empleado para controlar los riegos asflticos comunes.

El control de regularidad superficial puede realizarse con regla de 3 m, de acuerdo con las exigencias vigentes en pliegos para los pavimentos con hormign tradicional.

Bibliografa

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Hormign Compactado con Rodillo de uso vial. Experiencia argentina Por los Ing. Juan A. Galizzi, Mario Aubert y Carlos A. Rod Serrano