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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN, A. C. LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS DE LA SECRETARIA DE EDUCACIÓN PUBLICA, SEGÚN ACUERDO NUMERO 84330 DE FECHA 27 DE NOVIEMBRE DE 1984. CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS APLICADO A PAVIMENTOS TESIS PROFESIONAL QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO CONSTRUCTOR PRESENTA JAVIER RANGEL RODRIGUEZ MEXICO, D.F. JUNIO DE 1995.
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN, A. C.
LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN CON
RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS DE
LA SECRETARIA DE EDUCACIÓN PUBLICA, SEGÚN ACUERDO
NUMERO 84330 DE FECHA 27 DE NOVIEMBRE DE 1984.
CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS APLICADO A PAVIMENTOS
TESIS PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO CONSTRUCTOR
PRESENTA
JAVIER RANGEL RODRIGUEZ
MEXICO, D.F. JUNIO DE 1995.
DEDICATORIAS
A Dios, fundador de mi espíritu.
A mis padres Clemente y Ma. de Jesús, creadores de mi ser.
A mis hermanos Monica, Elizabeth y Hugo, compañeros indescriptibles.
A Hiram e Miaría Gabriela, adorados sobrinos.
A mi tfa Martha y mi prima Grecia Isabel que siempre han estado conmigo.
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AGRADECIMIENTOS
A mis abuelos, tíos y primos, que aunque lejos se encuentren, nunca dejan de brindarme su
completo apoyo.
A mis amigos, magníficos consejeros.
Al Ingeniero Roberto Lagunes Moreno, participe importante de esta obra.
A Alejandra Rosales Pastor y familia por su colaboración.
A la vida, porque me ha permitido realizarme dentro de ella.
ORGANISMOS
A todas mis instituciones educativas, que con dedicación y constancia lograron integrarme a la
sociedad.
Al IMCYC, porque con su colaboración se dio forma importante a este trabajo.
ASCT.
A CAPUFE.
Al Instituto de Ingeniería de la UNAM, mil gracias.
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C O N C R E T O C O M P A C T A D O C O N R O D I L L O S
A P L I C A D O A P A V I M E N T O S
C A P I T U L O I . INTRODUCCIÓN 7
a) Marco general
b) Antecedentes
c) Definición del sistema
C A P I T U L O II.GENERALIDADES 12
a) Concreto Compactado con Rodillos en pavimentos
Ventajas
Desventajas
b) Dosificación
c) Transportación
d) Colocación en obra
e) Equipo de apoyo para su aplicación
C A P I T U L O I I I . ASPECTOS TEÓRICOS 20
a) Investigaciones previas a la ejecución
Proporcionamientos Propiedades importantes
b) Constitución del pavimento
Capas de sustentación
Capas de Base y Sub-base
Carpeta
5
c) Programa de piuebas de laboratorio
En materiales agregados
En cementos
En agua y aditivos
EsJabJttasaones
C A P I T U L O IV.ESPECFICACIONES 30
a) Proporrionamiento de la mezcla
b) Consistencia y Densidad
c) Resistencia
C A P I T U L O V. PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO (CASO PRACTICO)
a) Desarrollo de un tiente de trabajo
b) Producción de la mezcla
c) Técnicas de colocación
d) Compactación y sus innovaciones
e) Pruebas de calidad
f) Métodos de conservación
C A P I T U L O VI.CONCLUSIONES 43
C A P I T U L O Vil. BIBLIOGRAFÍA 45
6
C A P I T U L O I
INTRODUCCIÓN
a) Marco general
Se sabe que la comunicación es ndispensable para el ser humano y uno de los puntos en que se
refleja esta necesidad es precisamente en la infraestructura carretera de un país que desea
integrarse al avance que demanda la competiitividad.
Actualmente en México, los proyectos al respecto tienen un auge y dinamismo impresionantes,
pues siendo un rubro prioritario, tanto inversionistas como Estado se integran al desarrollo y
explotación de recursos que antes sólo eran manejados por el segundo de éstos, logrando asi
superar los atrasos tecnológicos existentes.
Aun cuando este mecanismo otorga como consecuencia la concesión del peaje a grupos privados
por cierto tiempo, posteriormente dichas obras pasarán a formar parte de nuestro patrimonio
nacional para beneficio de la sociedad, misma que gozará de seguridad y funcionalidad en sus
traslados de una población a otra y con periodos de tiempo tan cortos, que antes sólo eran un mito.
Por lo tanto, el Ingeniero Constructor debe enriquecer sus conocimientos, en cuanto a las técnicas y
procedimientos constructivos de actualidad, para estar a la vanguardia en lo que a construcción de
caminos se refiere.
Asi pues, este trabajo analiza algunos de esos procesos de actualidad, postulando datos e
información suficientes para crear una visión integral en el constructor de nuestro tiempo.
Abarcará toda 1a información posible para que tos ejecutores de obra tengan un marco de
referencia en los procesos del Concreto Compactado con Rodillos (CCR) y, lo que es más
importante, les sirva de herramienta eficaz para alcanzar soluciones de construcción sobre el tema
y, por ende, logren una completa integridad en sus proyectos y el desarrollo que nuestra nación
requiere en el ámbito.
7
b) Antecedentes
La tecnología del Concreto Compactado con Rodillos (CCR) en pavimentos, se ha aplicado con
éxito en países como Australia, Canadá, Estados Unidos, Argentina, Alemania y España, entre
otros, y está destinado a lo siguiente:
1.- Pavimentos urbanos
2.- Pavimentos rurales
3.- Carreteras
4.- Aeropistas
5.- Patios industriales
6.- Areas de mantenimiento pesado, etcétera
Probablemente muy pocos saben que el sistema se originó en el otoño de 1923, en el camino de
Sheridan, Chicago, Estados Unidos de América, donde se construyó una losa de concreto de siete
pulgadas de espesor con una técnica conocida en aquel tiempo como pavimento de concreto
comprimido.
Se trató de un proceso científico mejorado que se deriva del método de comprimir aire y el exceso
de agua de tin aglutinante plástico, utilizando la combinación de fuerzas de vibración y presión
aplicadas simultáneamente, lo cual deja una relación agua-cemento mínima, produciendo un
pavimento de resistencia y densidad máximas.
Esto se lograba incrustando una cantidad especifica de grandes trozos de roca triturada por medio
de una plataforma de madera con hule, sobre la cual circulaban unos rodillos vibratorios.
Posteriormente se daba un acabado a la superficie con cucharas de mango largo, distribuyendo
uniformemente la delgada capa de mortero que se forma debido al proceso de consolidación. La
densidad del concreto se demostraba haciendo retroceder un camión de volteo sobre el material
recién comprimido.
Lo anterior, que puede ser considerado como un gran adelanto en la tecnología de pavimentos,
quedó de repente olvidado en el tiempo, tal vez debido al uso extensivo de materiales asfálticos
para la creación de caminos.
8
En la década de los setenta comienza una nueva era en la utilización del Concreto Compactado
con Rodillos. La crisis energética elevó los precios del petróleo y, consecuentemente, la atención se
volvió hacia los materiales granulares enriquecidos con cemento. Fue asi como se empleó en forma
masiva en presas y se empezaron a construir diversas secciones de prueba para pavimentos, en
un esfuerzo por encontrar mejores resultados y nuevas aplicaciones. Como consecuencia se
encontró que el CCR podía competir con tos pavimentos de concreto convencional. Además, la
transición entre pavimentación asfáltica y pavimentación con CCR fue relativamente simple, ya que
se puede utilizar el mismo equipo con un reducido número de personas manejándolo y
supervisándolo.
Durante los anos ochenta, crece el interés en la utilización de este compuesto, ya que la
investigación se profundiza más sobre tos resultados en los equipos que anteriormente lo
empleaban, tales como estabilizadores y compactadores, mismos que marcan un cambio
revolucionario en el tren de desarrollo aplicado a las vías terrestres, pues su funcionamiento es más
sencillo y automatizado.
Es bien sabido que en países como Alemania, España y Japón, forman parte de autopistas con un
enorme tráfico automovilístico y con un excelente comportamiento al tiempo de su colocación.
La capacidad portante que se consigue con este material se debe a la gran estabilidad del
esqueleto
mineral, una vez que el mismo ha sido compactado, permitiendo una apertura casi inmediata al
tránsito y beneficiando obras urbanas en las cuales el tiempo de cierre de una calzada pueda ser
crítico, evitando asi caer en el difícil trazo de trayectos alternativos.
Lógicamente, la técnica del CCR presenta algunas limitaciones dada la poca edad del método;
quizá la más importante es la insuficiente regularidad superficial conseguida con los actuales
medios de compactación que obliga, en casos de tráfico importante o con velocidades de
circulación alta, a cubrir la superficie con una capa de mezcla bituminosa de varios centímetros de
espesor. Otra dificultad que presenta la utilización del mismo es la notable sensibilidad de su
resistencia a pequeñas variaciones de densidad en el proceso de puesta en obra; por ello es
importante asegurar la adecuada conformación del material, con un número suficiente de pasadas
de los rodillos vibrantes y neumáticos para que las especificaciones de proyecto se asemejen a la
realidad.
9
ANEXO 1
Ciclo evolutivo de la tecnología del CCR
EQUIPOS INTE6RALES
It*
* •
i*
EQUIPOS
CONVENCIONALES
B I B L I O T E C A toatttutn Tecnológico de la Constaruccióft
Durante el desarrollo del proyecto de pavimentación empleando CCR, deberá de darse un especial
cuidado al programa de pruebas de laboratorio para de esta forma diseñar un espesor de carpeta
más económico, tomando en cuenta la ubicación de la obra, clima, disponibilidad de recursos
materiales, equipo a utilizar, etcétera.
Es importante mencionar que antes de construir un pavimento, se recomienda elaborar terraplenes
de prueba para verificar el rendimiento de la mezcla, checar espesores abundados y compactos,
asf como la eficiencia de la maquinaria de construcción.
Como se observa, nuestro pais requiere de una vasta cantidad de investigaciones al respecto, pero
se sabe con certeza que por su bajo costo, su rapidez de ejecución y durabilidad, el CCR a llegado
a nosotros en forma definitiva para ayudar al proceso de modernización de la infraestructura
carretera nacional.
Existen diversos organismos estatales y privados que día con día se esfuerzan por difundir esta
innovadora técnica de construir caminos, y normar, en la medida posible, todos aquellos bancos de
información para beneficio de la industria de la construcción mexicana, y evitar caer en malos
manejos de la misma, pues errores en el frente de trabajo, generan cuantiosas pérdidas en tiempo
y costo.
c) Definición del sistema
El CCR se define como una tecnología constructiva que utiliza una mezcla de concreto con
revenimiento CERO. Tiene un bajo contenido de cemento (de 80 a 100 kg por metro cúbico, según
experiencias internacionales), presencia opcional de puzolanas, relación de agua-cemento muy
baja y buena graduación de agregados con un tamaño máximo del orden de 2 pulgadas (38 mm)
que generalmente se mezclan en plantas de proceso continuo, transportándose y colocándose con
equipos para movimientos de tierras, en capas del orden de 15 centímetros y sometiendo cada
capa a compactactón con equipo vibratorio y neumático en algunos casos, si las especificaciones
de proyecto lo marcasen.
La principal diferencia con el concreto regular es que el CCR tiene una consistencia seca producto
del revenimiento nulo; además su apariencia es similar a la de una base estabilizada con cemento.
10
El CCR debe dosificarse adecuadamente para que proporcione una resistencia mayor que la del
concreto convencional y evitar darle mantenimiento, en cuanto a los problemas de abrasión de
tráfico, descartando una superficie extra de protección.
Este material se perfila perfectamente adecuado para el uso al que lo pretendemos destinar, dada
su economía y durabilidad; además, el comportamiento obtenido a través de estudios
experimentales y de laboratorio han dado buenos resultados, ampliando enormemente el espectro
de aplicación hacia perfiles de tráfico más importantes cada dia y/o reforzar firmes que ya existen.
Cabe añadir que por la baja relación agua-cemento y la alta densidad, el Concreto Compactado
con Rodillos tiene una permeabilidad muy reducida que lo transforma aún más en algo ideal para
condiciones extremas de temperatura; además, permite obtener la misma resistencia que el
concreto normal con un contenido más bajo de aglutinante, alcanzando como ya es sabido, un
Valor Relativo de Soporte (VRS) más elevado y con un costo de obra más bajo que el sistema
tradicional.
11
C A P I T U L O II
GENERALIDADES
a) Concreto Compactado con Rodillos en Pavimentos
Ventajas
Como ya hemos visto, el CCR proporciona importantes ventajas en la construcción de caminos,
puesto que se trata de un procedimiento de vanguardia cuyo consumo total de energía es más bajo
que en las soluciones típicas.
Se emplea cemento con grandes cantidades de agregado pétreo, especialmente considerando que
las exigencias de resistencia son a los 90 dias y no a los 28, según especificaciones referentes a
este método.
Cabe añadir que su puesta en servicio es inmediata, no se hacen juntas a excepción de las
habituales entre cada jornada de trabajo cotidiano, por lo cual se disminuye el empleo de cortes y
sellados en las mismas, originando con ello importantes ahorros en tiempo y costo.
Mencionaremos también, que debido a la utilización de plantas dosificadoras de concreto en el
lugar mismo de la obra y a la cercana distancia que tiene con el núcleo de aplicación del material,
los aspectos climatológicos no causan problemas serios en sus características físicas, químicas y
mecánicas, puesto que no se llegan a provocar contracciones por alto calor de hidratación
(fraguados prematuros) ni expansiones por efectos contrarios, además de variaciones
considerables en el revenimiento requerido, respetando consigo las tolerancias pre-establecidas;
otras ventajas son:
1.-Se utilizan agregados locales,
2.-No se requiere cimbra de ningún tipo,
3,-No se utiliza acero de refuerzo ni pasajuntas,
4-Se necesitan pequeñas cuadrillas de mano de obra,
5,-No se requiere de un acabado manual en especial de la superficie de rodamiento,
6.-Se pueden emplear en su mayorla.equipos convencionales de movimientos de tierras,
7.-Procedimiento constructivo continuo, y
8.-Gran durabilidad del pavimento.
12
Desventajas
Aun tratándose de un proceso provechoso en genera!, el CCR ofrece también algunos puntos por
depurar, siendo principalmente:
1 .-Calidad de rodamiento vehicular inferior a la normal.
2.-Grados de compactación demorados en tiempo puesto que se requieren muchas
aplicaciones de la máquina en cuestión.
3.-Sistemas de control de densidades in situ deficientes, provocando compactaciones disipadas
al suelo, en ocasiones irregulares.
b) Dosificación
Los materiales que se utilizan en la producción de un concreto deben cumplir las especificaciones y
requisitos mínimos que estipulan las normas locales, con el objeto de obtener un producto de
calidad. En general, los agregados que se emplean deben ser del banco de material más cercano
de donde se realizarán los trabajos, y en caso contrario, transportados de la región
económicamente factible más próxima.
Se verificará el desgaste de los agregados gruesos, es decir, la resistencia mecánica del esqueleto
mineral, asi como el pulimento que presentan dichas partículas al paso de los vehículos. También
se pondría atención al agregado fino, de tal manera que éste no vaya contaminado de materia
orgánica y/o finos plásticos.
Algunos aspectos importantes que hay que considerar en la selección de los bancos de material
son los volúmenes de explotación, la granulometrla y los posibles contaminantes, pues ello puede
afectar sobremanera en el ritmo de construcción.
Los cementos que se utilizarán en las mezclas de concreto compactable, tendrán bajo calor de
hidratación, mínima retracción y elevada resistencia a largo plazo. El agua de mezclado será
limpia y libre de impurezas.AsImismo, mencionaremos que las reacciones químicas intrínsecas que
pueden llegar a presentarse en las mezclas, con efectos deletéreos, deben evitarse para no
acortar la vida útil de las estructuras.
13
ANEXO 2
Planta estabilízadora móvil típica
PLATAFORMA MÓVIL
CONTROL DE' HUMEDAD
Longitud plataformas 19 a 2 8 * . Anckura " = 0 5 0 o 1.20».
SUJOS OOSIFICADORES
TOLVA DE ENTRE6A
•P%ÍOWWWÍ»\^ WF^i ^WNJ^%
De esta forma, las principales diferencias en el proporcionarniento de mezclas para pavimento con
CCR y concreto convencional son que el primero de etos Sene un bajo contenido de agua, similar al
de una pasta, mayor contenido de agregado fino con objeto de obtener una granulometria total bien
graduada y estable bajo la acción del nxflto «oratorio, ademas de limitar el tamaño máximo
nominal del agregado grueso a 2 pulgadas para minimizar la segregación y para obtener superficies
de textura lisa.
La relativa cantidad de material cementante y la cafdad de los agregados del CCR, lo distingue de
las bases tratadas con cemento; además para que pueda ser bien acomodado, se requiere que
esté lo suficientemente seco para soportar el peso del rodBo, pero también lo suficientemente
húmedo para lograr la adecuada distribución de la pasta en toda la masa de concreto, durante el
mezclado y la compactación.
c) Transportación
El transporte de la mezcla se realiza normalmente en camiones de volteo con capacidad de 7 a 8
metros cúbicos; la carga se inicia precisamente en la tolva receptora de la planta de mezclado,
procurando que la calda del compuesto no sea muy afta para evitar el problema de la segregación.
Es practica común cubrir fa parte superior de ta caja con lonas o plásticos, para no tener
desecación cuando existen temperaturas aftas; en caso de lluvias se recomienda suspender las
actividades.
Los recorridos serán cortos con radios de 10 tdtómetros o 15 minutos, considerando el número de
camiones idóneo para que se convierta en función directa de los ciclos de producción y colocación
oportuna de la mezcla.
Es importante mencionar que la transportación del concreto en vehículos mezcladores no es muy
recomendable ya que cuentan con tos siguientes inconvenientes:
1-El material fino tiende a adherirse en las partes internas del "trompo" debido a los bajos
contenidos de humedad. Estos tendrán que eSmmarse posteriormente por lavado, lo que significa
sobrediseflar la mezcla y como consecuencia un sobrecosió.
2-Parte del agregado fino y el cemento se aglomeran por la acción de asentado, dando como
resultado una mezcla rrwy diferente a la proyectada.
u
3.-EI tiempo para vaciar el concreto puede ser del orden de los 40 minutos, aun dando una
pendiente a la rampa donde está apoyada la unidad, to que implica pérdidas de humedad en el
material y la obtención de densidades bajas.
4-Habra que considerar un sobrecosto en el traslado, pues aún el camión mezclador no puede
vaciar directamente a las extendedoras (finisher) si existiesen, lo que implica tener que vaciar
previamente Ja mezcla a camiones de volteo.
5-En el caso de que las unidades mezcladoras no puedan elevar su trompo mediante un
dispositivo hidráulico, se tendrán que construir, en algunos casos, rampas en el terreno natural con
una pendiente ligera para acelerar el descenso de la mezcla.
d) Colocación en obra
Los trabajos de pavimentación en general, consisten en extender la mezcla de concreto con una
pavimentadora convencional y compactarla con rodillos vibratorios. Actualmente, y de acuerdo con
los avances tecnológicos de vanguardia, se han hecho adaptaciones a las extendedoras, pues la
energía de vibración que proporcionaban en los espesores de concreto, oscilaban en los 25 cm y
no era suficiente, ya que los rodillos vibratorios desarrollarían esa función. Al seguir este
procedimiento, la regularidad superficial del pavimento no era muy satisfactoria, puesto que se
tenían en la superficie pequeñas depresiones perceptibles al circular a bajas velocidades.
Recientemente el uso de pavimentadoras de alta capacidad han probado ser la mejor opción para
obtener altas densidades en el CCR. Antes de la operación de tendido, la Base o Subrasante tiene
que ser humedecida con un rociador para evitar la resequedad en la parte inferior de la capa de
concreto
Asi, la operación de tendido requiere un control preciso del espesor y nivelación del pavimento.
Este se puede construir a razón de V capas de 15 a 25 cm, dependiendo del diseño especifico.
El ancho del pavimento puede ser critico para la compactación y textura superficial en las orillas
del mismo, particularmente si las secciones son mayores de 5 m de ancho; el material tiende a
segregarse en las orillas, debido al efecto de la hélice que distribuye la mezcla en la pavimentadora
Buena opción puede resultar el extender y nivelar el CCR con motoconformadoras, siempre y
cuando el operador sea hábil en el manejo de su máquina y la supervisión también lo sea.
15
En cuanto a la compactación, por lo regular se requieren cuatro pasadas de un rodillo
vibroneumático (preferentemente) de 10 toneladas con doble tambor, para lograr una consolidación
completa del CCR; sin embargo no constituye una regla y la densidad de compactación debe
checarse con regularidad.
Es preciso, además, tomar en consideración los siguientes puntos:
Juntas, Independientemente de la dirección de las juntas, con referencia a la dirección de
pavimentación, pueden clasificarse como "Frías o Frescas", dependiendo del estado de hidratación
del concreto. Siempre que se forme una junta fría, es muy probable que ésta desarrolle una baja
adherencia.
No existen reportes de cambios reales en la consistencia y/o proporciones de la mezcla para
mejorar la adherencia, especialmente en juntas transversales. Sin embargo, en algunos casos, el
concreto viejo de una junta transversal p longitudinal se ha limpiado con cepillo humedecido y
pintado con un mortero rico en cemento, o una pasta con una relación agua-cemento baja.
Los pavimentos con CCR sufren grietas de contracción espaciadas de 10 a 20 m, de donde en
ocasiones se desprende el concreto; esto se alivia formando una junta de contracción a distancias
prefijadas, aserrando el concreto cuidadosamente y calafateando con Neopreno.
Curado. Casi todos los tipos de curado se han intentado para nuestro método, sin embargo no
existen datos de una evaluación cuantitativa de sus efectos. En la mayoría de los casos, se aplica
por lo menos por siete días, agua por aspersión o en su defecto la aplicación de mantas en estado
húmedo.
En trabajos pequeños, el curado se puede hacer cubriendo el pavimento con arena semisaturada
de agua, lo cual proporciona en su mayoría mejores resultados que otros procesos.
Textura. La calidad de la textura superficial de un pavimento con CCR depende del tamaño máximo
de agregado grueso, asi como de otras características de la mezcla. El uso del compactador
neumático después del rodillo vibratorio, puede ayudar a obtener una textura más tersa y cerrada.
El exceso de compactación puede provocar grietas de arrastre. Las tolerancias varían de 1 a 1.5
cm por cada 3 m medidos con una regla.
16
e) Equipo de apoyo para su aplicación
El extendido del concreto compactable con las pavimentadoras asfálticas equipadas únicamente
con reglas vibratorias, no han dado resultados muy alentadores. Algunos contratistas han
observado un desgaste adicional en la pavimentadora debido al tamaño del agregado y/o cantidad
colocada.
Sin embargo, con la adaptación de una barra compactadora, las pavimentadoras asfáltioas han
probado dar un buen control al lograr una precompactación inicial de la capa y constructivamente
es sorprendente la facilidad, trabajabilidad y limpieza del extendido de la mezcla.
El mayor problema que puede presentar la pavimentadora asfáltica al colocar el concreto
compactable es el tamaño de la tolva, puesto que el espesor de la capa de esta mezcla es mayor
que la del concreto asfáltico. Otra limitante es que el sinfín de distribución tiende a llevar el
agregado grueso a los extremos, produciendo, por lo tanto, una segregación del compuesto en
sus bordes extremos.
Esto se puede minimizar si el contratista disminuye el ancho de pavimentación, pero
frecuentemente el constructor trata de usar el ancho máximo de pavimentación para obtener una
alta producción, pero esta decisión produce una calidad baja en el concreto compactable.
Algunas experiencias han mostrado que dos pavimentadoras, trabajando alternativamente, son muy
productivas y más efectivas económicamente que una sola máquina que tiene que regresar
periódicamente a colocar un segundo carril, logrando también disminuir el número de juntas frías.
Se ha recurrido a dispositivos de control superficial automáticos o manuales para mantener un nivel
satisfactorio de la superficie. No es recomendable utilizar motoconformadoras para el extendido de
la mezcla, pues se presenta segregación y el mezclado no es homogéneo; salvo que el operador
tenga grandes habilidades en el manejo de su máquina.
Si el área que se va a colocar es de forma rectangular, los caniles de extendido deben ir en la
dirección corta en lugar de la larga. Esto es sin duda contrario a los procedimientos normales de
construcción, pero las juntas frías que deben dejarse por la suspensión de las labores al final de la
jomada, estarán en la dirección más estrecha, minimizando el mantenimiento futuro del pavimento.
17
ANEXO 3
Sección de pavimento con CCR
20o30<*
10 g 20 an
Mínimo 3 0 CM
^''•!.y •':-*•• }M-.ii ^ ¡ ^ v ••'•''.^:V'r;.'\v*::u\ '•+"• '• Í ' ^ J c c R
Copo at trtmtlolon
Subrosant*
ANEXO 4
Sección de pavimento tradicional
9o 10 en
» o26 cm
10 o 20 c»
MÓUneSOaa
Vartabl*
VA''
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A -:'"• ' A : • ••'.• ' A ' - '. - • - . ' ' -.-A'.•'.'•".•*; - ' 'A; . - ;
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T T T T T r T
[Carpeta cwfaltioo
Sub-bow
Sub»rmaat*
Twrapton
Si se colocan dos capas de mezcla, es importante que se hagan durante el mismo día. No hay que
tomar precauciones especiales para la unión, excepto prevenir que la capa de base se seque antes
de colocar la segunda capa.
Se requiere un ligero riego de agua para mantener la base húmeda. En general se recomienda
colocar espesores en una sola capa, pues se tienen algunos problemas en el agrietamiento de un
sistema multicapa y el patrón no siempre es el mismo en la capa inferior que en la superior.
La compactación se efectúa con rodillos vibratorios, mismos que deben cumplir las siguientes
características:
-Ser autopropulsados con rodillo doble, preferentemente.
-Frecuencia de vibración por lo menos 1500 ciclos/minuto.
-Peso del rodillo 26.8 kg/cm2 como mínimo.
-Frecuencia de operación con velocidades de compactación de 2.5 km/hr.
La práctica recomienda iniciar la compactación dentro de los 10 minutos posteriores al extendido de
la mezcla y completarse antes de 45 minutos; desde luego, habrá algunas variaciones de acuerdo
con las temperaturas que prevalezcan en la obra. Si se presentan heladas y se han utilizado
cementos con alto contenido de cenizas volantes, debe procurarse no trabajar en estas condiciones
climatológicas, pues es perjudicial para el concreto.
La compactación inicial consiste en dar como mínimo cuatro pasadas completas en la fase
vibratoria. Las pasadas en la fase estática serán obviamente antes de iniciar dicho proceso y su
objetivo será armar la mezcla; es decir, lograr que las partículas tengan un acomodo inicial antes de
someterlas a la energía mínima de compresión. Se extenderá una pasada completa de ida y vuelta
del compactador en un tramo determinado. Se recomienda que los rodillos vibratorios no
permanezcan en el área de trabajo cuando se encuentren detenidos, para evitar depresiones
pronunciadas en la superficie del terreno.
18
Los efectos de un compactador demasiado pesado pueden configurar un agrietamiento en la
superficie compactada. Por lo tanto, al dar una amplitud de vibración mayor se obtienen efectos de
compactación a mayor profundidad, aun conservando el mismo peso del rodillo, sobre todo si llega
a despegarse del suelo y se producen impactos al volver a caer.
En los lugares de difícil acceso, se utilizan rodillos vibratorios o compactadores manuales para
alcanzar la compactación de proyecto. Se recomienda no sobrecompactar una capa, pues en lugar
de ser benéfico, se produce una ruptura de la etapa inicial de fraguado del concreto.
19
Instituto Tecnológico da la Gmmtime&R
C A P I T U L O I I I
ASPECTOS TEÓRICOS
a) Investigaciones previas a la ejecución
Proporcionamientos
Recientes investigaciones internacionales (Universidad de Purdue, Estados Unidos de América)
han destacado que el Concreto Compactado con Rodillos (CCR), presenta características de
consistencia muy superiores a las del concreto común.
Las diferencias en resistencia flexionante están relacionadas con el "Proporcionamiento" de las
mezclas. Una reducción en el contenido de agua del CCR en más del 40%, con respecto al
concreto tradicional, tuvo efectos significativamente altos en el módulo de ruptura, resultando
también evidente que una de las bondades de nuestro material es el ahorro importante de cemento.
(Ello no se logra si no se construye correctamente un perfil carretero.)
A continuación se mostrará una comparación en cuanto a Módulo de Ruptura para un pavimento
con CCR y otro tradicional. La tabla I presenta las proporciones en kilogramo por metro cúbico para
varios CCR (los materiales cumplen con los requisitos de las normas ASTM para concreto
hidráulico). Las mezclas se diseñaron siguiendo recomendaciones del comité ACI 207 "Concreto
Compactado con Rodillos", en tanto que los concretos tradicionales se hicieron con el contenido de
cemento más rico, según el respectivo tamaño máximo del agregado.
Asi pues, el concreto tradicional señalado como reg 1 y reg 2 se elaboraron de la siguiente manera
(kg/m3):
Reg 1.- 706.80 kg de Cemento
373.50 kg de Agua
2276.64 kg de Arena
2038.56 kg de Grava (1/2 pulgada t.m.a.)
20
Reg 2.- 584.78 kg de Cemento
409.50 kg de Agua
2178.43 kg de Arena
3050.40 kg de Grava (1 pulgada t.m.a.)
T A B L A I
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II
w/c=0/40
c=538.66
w=215.76
s= 1989.46
g=3403.06
III
w/c=0/50
c=438.96
w=218.74
s=2060.88
g=3403.06
IV
w/c=0/30
c=584.78
w=175.58
s=1529.66
g=4001.23
V
w/c=0/40
c=444.91
w=177.07
s=1642 75
g=4001.23
VI
w/c=0/50
c=363.07
w=181.54
s=1702.27
g=4001.23
NOTA: c=cemento; w=agua; s=arena; g=grava
El agregado se considera en estado seco.
Propiedades importantes
Una técnica relativamente nueva para construir caminos de alto volumen de tráfico se está
volviendo popular. Emplea concreto hidráulico con una consistencia tan seca, que puede ser
colocado con equipo convencional para movimiento de tierras o equipo para pavimentación
asfáltica. El uso del Concreto Compactado con Rodillos puede proporcionar un ahorro significativo
en tiempo y costo cuando se le compara con el concreto convencional ya que puede proporcionar
lo siguiente:
1-Alta capacidad estructural. Se debe a la adecuada selección de materiales integrantes de su
esqueleto mineral. Es muy importante tomar sólo los agregados convenientes para conseguir las
resistencias que deseamos en nuestros perfiles carreteros; en el caso de los pétreos son:
-Relación de vacíos no mayor al 3% con respecto al total del volumen.
21
ANEXO 5
Granulometría típica para pavimentos de CCR
100-0
-Elevada capacidad portante, capaz de resistir compactaciones del orden del 90 al 99 % proctor,
sin resquebrajarse.
-Tamaño máximo no superior a 2 pulgadas.
-Banco de material lo suficientemente grande para cubrir las necesidades del proyecto a
realizar.
-Buen agente drenante, pero sin ocasionar deslaves.
-Preferentemente utilizar formas redondeadas, pues las lajas tienden a romperse dado su origen
sedimentario o de riveras.
Para el agregado fino;
-Arenas y tepetates de lo más recomendable por su alto V.R.S.
-Aceptables las arcillas si se les estabiliza adecuadamente (con cal, cemento o cantidades
menores de un mejor suelo).
-Evitar en lo posible los limos dada su inconsistencia y baja capacidad de sustentación.
-Descartado el uso de conglomerados, pues tienden a ocasionar deslizamientos prematuros
debido a su baja adherencia entre sus partículas.
-Prohibido el uso de suelos de carácter expansivo.
2.-Excelente durabilidad. Si se siguen adecuadamente las normas y especificaciones de calidad de
« los materiales miembros del CCR y su procedimiento constructivo, también lo es, nuestro
• pavimento garantiza un bajfsimo mantenimiento durante su vida útil y un ahorro estratosférico en
dinero; cosa que no ocurre en nuestro pals desde que se inició la Ingeniería de Caminos, debido a
> la poca durabilidad y resistencia de los hidrocarburos aplicados en las carreteras donde las 1 reparaciones son muy cotidianas.
22
ANEXO 6
Graduación de agregados para CCR
Abertura oa mallo an Pulgodo y/o aunare
O ü
90
80
TO
AO
OO
<IO
9U
(W
10
e 4 s
1
2
JN m
12
: ii
\
14 ie
• u
20 3040 60 70 100 140 200
KWTjl M IP IR (IR
1
20 0.4 0 2 OJ04 0.02 0.004 0.002 TaMofio oa portfeuta» an pulgadas
3.-Textura superficial aceptable. Este es un punto muy delicado puesto que se trata de los
problemas que más se han generado en el CCR a través del tiempo, pero, si se cuentan con
pruebas de calidad frecuentes, se logra mejorar la superficie de rodamiento. En sus inicios el
tránsito por este tipo de pavimentos era muy molesto, ya que causaba ruidos desagradables al ofdo
humano al pasar el neumático del automóvil sobre la carpeta y además mucho movimiento.
Actualmente se ha tratado de dar mejor forma a los agregados pétreos (causa de la sinuosidad) y
tamaño adecuados, seleccionándolos mejor.
b) Constitución del Pavimento.
Capas de sustentación
Llamado comúnmente "Terracería"; es lo que le da forma a una obra vial, incluye cortes y
terraplenes lo más económicos posibles. Además en su parte superior puede incluir capas de
transición para la estructura.
El procedimiento para su construcción es el siguiente:
-Tala. Corte de árbol grueso.
-Roza. Despeje de arbustos.
-Desenraice.
-Limpia y quema.
-Extracción y movilización de materia orgánica.
-Cortes y/o rellenos del terreno.
-Afine y amacice para evitar caldos de material.
-Verificación de tolerancias, es decir, salientes material A y B de 10 cm y C de 50 cm como
máximo.
-Previo acamellonado de material en caso de haberse traído de algún banco.
-En el caso de préstamos laterales, se requieren distancias mayores a los 20 m del perfil
carretero.
-Compensaciones con máquina (generalmente motoconformadora).
-Trabajos de despalmes, alcantarillado y rellenos de obra mínimo 500 m adelante de los trabajos
de terrecerías.
-Compactación con rodillo vibroneumático Tandem preferentemente, hasta un 90% proctor como
mínimo. Es importante en este paso cuidar concienzudamente la humedad óptima del terreno.
23
Hay que tomar en cuenta los siguientes requisitos:
I.Espesor de capa en un rango de entre 30 y 50 cm según características del material.
II.Los posibles lugares inaccesibles se rellenarán a volteo y compactarán con equipo menor,
empleando lastres si es necesario para lograr el valor relativo de soporte buscado.
III.Capa subrasante con 30 cm de espesor y 95% de compactación Proctor.
IV.Recorte de cuñas en el sobreancho (material sobrante a los costados del terraplén, otorgando
consigo pendientes a los taludes).
V.Dar pendiente de 1/2% para facilitar los drenajes posteriores.
Capas de Base y Sub-base
En este caso se trata de un proceso de construcción similar para ambas, simplificándose en lo
siguiente:
-Rigidizactón de materiales elásticos y plásticos (estabilizaciones) salvo en materiales
expansivos, pudiendo controlarse los cambios volumétricos de acuerdo con el material empleado.
-Drenaje del pavimento evitando en cada una de las capas la ascención capilar, misma que
puede provocar asentamientos futuros y agrietamientos graves.
-Importantísimo es controlar periódicamente los tratamientos a los agregados tales como:
disgregación, cribado, lavado y trituración parcial o total para lograr la funcionalidad deseada de
nuestra obra.
-En el caso de materiales estabilizados, es necesario cuidar muy bien las dosificaciones
correspondientes para lograr un material de excelente comportamiento.
-Generalmente los materiales que no requieren tratamientos son las arenas y las gravas bien
graduadas (hasta 2 pulgadas).
-Los tezontles son de practica común el ser disgregados.
24
ANEXO 7
Graduación típica de agregados para CCR por el método de compactación de suelos
TAMARO
OE LA
MALLA
2 pulgadas
3 /4 "
3 / 8 "
No. 4
No. 10
No. 4 0
No. 8 0 0
Pota 2 0 0
RAN80 DE ESPECIFICA
CION EN POR CIENTO
QUE PASA
100
56 - 01
38 - 80
28 • 08
10 - 4 8
12 . 2 8
0 - 1 8
PROMEDIO
EN POR CIENTO
QUE PASA
100
7 0
48
38
28
18
12
PROMEDIO
EN POR CIENTO
RETENIDO
0
0 - 4 4
I I . 18
12- IB
18-24
2 - 2 4
8 - 8
8 - 1 8
-Recomendables los suelos muy cohesivos como en el caso de los tepetates libres de
impurezas.
-Materiales que requieren ser cribados, gravas y en general pétreos mayores a 2 pulgadas.
-Materiales que requieren trituración parcial, gravas y arenas muy confinadas.
-Materiales que requieren ser triturados totalmente, rocas de origen ígneo.
Es necesario considerar para su construcción:
1.-Localization de bancos de material cercanos.
2.-Granulometria menor a 2 pulgadas.
3.-Tomar en consideración un equipo manual de trituración en obra en caso del uso de roca o
material confinado.
4.-Checar volúmenes de obra.
5-En su caso, estudiar mezclas posibles de materiales cuando éstos son de baja capacidad
portante.
6.-Obtención precisa de espesores, mismos que serán función directa del grado de
compactación.
7.-Compactación en caminos de las partes bajas a las altas.
8-Peso volumétrico en función a la dosificación de materiales.
Caiceía
He aquí el punto más importante en la construcción de un perfil carretero bajo los términos del
Concreto Compactado con Rodillos (CCR).
Primero que nada, se trata del área en donde el control de calidad tiene que ser más cuidadoso
puesto flue representa el corazón del camino, estructuralmente hablando. Es aquí donde
precisamente se puede alcanzar el éxito de la obra si se edifica adecuadamente.
25
Los materiales que se utilizan en esta etapa deben cumplir estrictamente las especificaciones y
requisitos mínimos que estipulan las normas locales con el objeto de obtener un producto de
calidad. En general, los agregados que se emplean deben ser de la localidad y en caso contrario
ser transportados de la región económicamente más factible.
Es preferible que las gravas y arenas sean producto de la explotación de canteras, pues al ser
utilizadas en la estructura del pavimento, ofrecerá un mayor valor relativo de soporte. Cabe añadir
que los cantos rodados no permiten que haya una interacción entre las caras del agregado lo cual
produce un coeficiente de rozamiento interno bajo. Se descartan los acabados lajeados, pues ante
los efectos de la energía de compactación, su granulometría se modifica.
Es práctica importante verificar en esta etapa el desgaste de los agregados gruesos, pues
representan la sustentación real del camino.
También se pondrá atención al agregado fino de tal suerte que no porte materia orgánica o finos
plásticos que contaminen la mezcla.
Los cementos que se utilizarán en las mezclas de concreto compactable tendrán bajo calor de
hidratación, minima retracción y elevada resistencia a largo plazo; el agua de mezclado será limpia
y libre de impurezas.
Asi pues y seleccionando perfectamente los ingredientes para la carpeta, procedemos al diseño del
espesor que será función básica del destino de la estructura. En el caso de autopistas con gran
tráfico vehicular, la práctica nos marca de 20 a 30 cm (autovías españoles), mientras que para
perfiles menores como patios de mantenimiento o carreteras secundarias, un rango de entre 10 y
15 cm es el adecuado.
Asimismo mencionaremos que si los materiales constituyentes del camino son buenos, los
espesores tienden a reducirse.
En la actualidad existe una cantidad razonable de equipos en el mercado para producir, transportar,
extender y compactar de una manera adecuada las mezclas de concreto a base de cemento
Portland con cero revenimiento.
26
Ws Poso dot rodillo (Xs (KB 16»
1j> iff J ; if w ^ w »>
ANEXO 8
Agrietamiento del suelo al utilizar rodillos pesados
W=P«to dol rodiUo
V s Velocidad
MÍ ** w jv w or
Desde luego, la selección de estos equipos irá en función directa al tipo de proyecto, tamaño de la
obra, tiempo de ejecución, recursos económicos disponibles, localidad donde se realizará la
construcción, servicios que presten las empresas fabricantes en reparación, suministro de
repuestos para su equipo y otras variables que están involucradas de forma directa o indirecta con
el proyecto.
La puesta en marcha de un programa de estas características debe seguir un control estricto en
todas sus lineas, selección del procedimiento constructivo, materiales adecuados y eficiente mano
de obra, herramienta y maquinaría, puesto que la implementación de nuevas tecnologías conlleva a
incurrir en resultados exitosos y a obtener un cúmulo de resultados, poniendo en punta los
lincamientos que se requieren para revolucionar el ámbito y, como consecuencia, conseguir más y
mejores vías de comunicación por carretera.
c) Programa de pruebas de Laboratorio
En materiales agregados Se requiere que los agregados cumplan con ciertos requisitos que estipulan las normas de calidad
local; esto es muy importante, pues, como se sabe, la durabilidad de los pavimentos depende en
gran medida de las características mecánicas de los materiales.
Algunos ensayos previos que se efectúan a los agregados son: Análisis petrográficos,
Granulometrías, Desgaste de los ángeles, Coeficiente de forma, Pesos volumétricos, Intemperlsmo
acelerado con soluciones concentradas de sulfato de Sodio o Magnesio, Ciclos de congelación,
Densidad y absorción, Porcentaje de partículas de Sílice y Equivalente de arena.
En cementos
Desde luego, el cemento Portland que se vaya a utilizar, se debe sujetar a ensayos como: Finura,
Consistencia, Tiempo de fraguado inicial y final, Expansión, Óxidos componentes y Análisis de
cenizas.
En Agua y aditivos El agua de mezclado también se estudiará para conocer su PH y el contenido de cloruros y
sulfates. En algunos casos se deberán estudiar las propiedades de posibles aditivos que vayan a
constituir parte de la mezcla; principalmente características Físico-Químicas y Mecánicas,
Composición y Nobleza para que puedan formar parte integral del concreto sin dañarlo y si
mejorándolo.
27
El siguiente paso y, después de tener un panorama definido de las características de nuestros
materiales, es preciso obtener una dosificación óptima de los mismos, con el propósito de obtener
una mezcla homogénea y consistente. Algunos ensayos para el concreto en estado fresco y
endurecido son: Peso volumétrico seco máximo empleando una mesa vibratoria, Contenido de
humedad, Resistencia a la compresión simple, Tensión indirecta, Flexotracción, Módulo de
elasticidad y Módulo de Poisson.
Durante la fabricación del concreto se realizarán análisis de las mezclas producidas mediante
lavado, se verificará la granulometrla, contenido de cemento, contenido de humedad de las gravas
y finos, consistencia, peso volumétrico y contenido de aire.
Se elaborarán especímenes cilindricos para pruebas con compresión o tensión directa. Se
verificará también el espesor de la carpeta mediante métodos directos. Finalmente se debe dar
especial cuidado al procedimiento de curado, punto clave para alcanzar una superficie adecuada.
Estabilizaciones
Los suelos se estabilizan para mejorar sus características físicas, proporcionándoles resistencia,
aumentando su cohesión, bajando su plasticidad y haciéndolos más o menos impermeables.
De los métodos existentes, la más simple estabilización es la mezcla de dos suelos; después
podemos enumerar las que se pueden hacer con cemento, cal, asfalto y productos químicos.
I.Si se tiene una grava parcialmente limpia o no bien graduada y se desea que cumpla con
especificaciones de granulometrla y de plasticidad, bien puede añadirse el estudio correspondiente
el material que lo haga cumplir con las especificaciones del proyecto deseado.
II.Otro caso es que si se tiene un material bien graduado pero carece de cohesividad, se le
puede afíadir cemento (previo estudio).
III.En caso de que el suelo esté bien graduado pero tenga exceso de plasticidad, esta se puede
reducir agregando cemento y provocando un fraguado falso mediante el movimiento constante de la
mezcla
IV. Podemos obtener resultados útiles adicionando cal a ciertos tipos de suelo.
28
Una de las pruebas más comunes es la estabilización con cemento en el molde Proctor y se
procede en la forma llamada humedecimiento y secado de la cual se comenta lo siguiente:
Se elabora un cierto número de especímenes con el peso volumétrico máximo y diferentes
contenidos de cemento de 0 a N % y se someten a un curado de 7,14, y 28 dfas.
Se extraen del cuarto de curado y se colocan en un horno a 110 grados centígrados durante 24
horas. Ya fríos se vuelven a pesar y se anotan los contenidos de agua, inmediatamente se cepillan
y de nueva cuenta se obtiene el peso. Nuevamente se colocan en el cuarto de curado y se realiza
la operación "N" veces para por último probarse a la compresión.
Al término de los ensayes de todos los especímenes, se elaboran gráficas de resistencia y pérdida
por cepillado.
Otro método de prueba pero aún más complicado que el anterior expuesto es el llamado Hubbard
Field, mismo que requiere de moldes de 2 pulgadas de diámetro para materiales que pasan la malla
#4 y molde de 6 pulgadas para 3/4". Cuando se tienen elaborados los especímenes de cemento u
otro producto, se hacen pasar por un orificio menor y se mide el desplazamiento y la resistencia.
Se efectúa la mezcla en diferentes proporciones del producto estabilizador, se elaboran las
probetas de 0 a N% y se dejan secar a peso constante, se envuelven en plástico dejando la base
descubierta y se ponen a que absorban agua por capilaridad; se toma registro diario de la absorción
en peso. Pasados los 7 días, se colocan en el molde de 2 pulgadas de diámetro y se les obliga a
pasar por el diámetro menor (1 pulgada) tomando la resistencia máxima para desalojar 1/2".
Con los datos obtenidos se elaboran las gráficas correspondientes y se puede tomar la decisión
más acertada.
29
C A P I T U L O IV
ESPECIFICACIONES
a) Proporcionamiento de la mezcla
Las principales diferencias en el proporcionamiento de mezclas para pavimento con CCR y
concreto convencional son que posee un bajo contenido de agua, mayor contenido de agregado
fino con el objeto de obtener una granulometrla total bien graduada y estable bajo la acción del
rodillo vibratorio, además de limitar el tamaño nominal del agregado grueso a 2 pulgadas ó menos
para minimizar la segregación y poder obtener superficies de textura lisa.
La relativamente baja cantidad de material cementante y la calidad de los agregados del CCR, lo
distingue de las bases tratadas en su género. Para que pueda ser bien acomodado, se requiere
que esté lo suficientemente húmedo para lograr la adecuada distribución de la pasta en toda la
masa de concreto, durante el mezclado y la compactación. Un concreto adecuado para ser
compactado con rodillos vibratorios cuando permanece suelto, presenta poca evidencia de que hay
pasta en la mezcla hasta que es comprimido; sin embargo, las mezclas de CCR deben tener el
volumen suficiente de pasta, para llenar los huecos que dejan todos los agregados.
Los métodos que han sido empleados para proporcionar las mezclas de CCR pueden ser
clasificados en dos categorías principales:
1.- Proporcionamiento utilizando pruebas de compactación de suelos
Con estas pruebas se establece una relación entre el peso unitario del material ya sea en estado
seco o bien húmedo, con el contenido de agua. La prueba significativa es la que denominamos
prueba Proctor, en la que el procedimiento y equipo a aplicar está descrito en la ASTM D-1557
método D.
No obstante presenta varios inconvenientes:
-La compactación no corresponde a los métodos modernos de compactación en las obras que
utilizan el efecto de vibración.
30
ANEXO 9
Proporcionamiento de una mezcla de concreto
<D
Modo No. Obra:
MRñ kg/un2 FJovonmonro- J M L A C * .
0 MATERIAL Canonto
Arono
Bravo
PENTIPICACION 3EN9DAO COMPOSICIÓN EN PESO •-Arono Aroiw
- i r
fravo %
ftlXfl-fitffio.
A T O M %
Brow %
MATERIAL
C «monto Puzotana Anuo Voefet Arono Orovo
C O N *
ta/n*
S u m o
Untó Ito/mS
PROPOR. UNITARIA
ñ ARENA Y ORAVA I t s /mS VogslOOO- s Vg Po do Vq-Fo»do- -Vo=vbg/lt$|-= s
VgsVag-Vas s
Obnorvoetono.:
<s> PROPORCIÓN BASE
Ctmtnto s PU-OtOWJ 0 Arono B Arono s Orovo « Brovo • Srava « Brava -Anua •
CANTIDADES SATURADAS
HUMEOAO
% Poto
ABSORCIÓN
V» Pono
Aditivos:
CANTIDADES C0RRE6IDA9
Adicionas do motoriolot Comento*
Aguo •
Arono •_,
Resultado*; Rovonimonfo;
Pitados s RV.s
_om. Air» _
_V. Tornos . >
.Kg/n3
So otabororon: Oboorvoeíonoo: Pocho : _____ Ensayo: Registro*:
-Se produce una fuerte segregación y una restricción como consecuencia de la calda del pisón,
asi como la presencia de varias capas.
-No indica nada sobre el comportamiento del material durante la compactación.
Estas anomalías alentaron al estudio de otros métodos de prueba utilizando la vibrocompresión con
parámetros controlados, mismo que se describe en el punto siguiente.
2.- Proporcionamiento por la evaluación en base a la consistencia de la mezcla
El comportamiento de una mezcla durante la compactación se define por dos parámetros; la
densidad máxima teórica y la dificultad de la compactación para obtenerla.
La densidad máxima absoluta de un material granular se obtiene por un acomodo ideal de sus
partículas y depende exclusivamente de la forma de estos granos y de la curva granulométrica.
Esta densidad máxima es una característica de la mezcla. Un método de laboratorio que permita
obtener valores cercanos a la densidad máxima es lo que se debe buscar por ser un limite
imposible de sobrepasar con algún método de compactación por poderoso que éste sea, pero que
definitivamente nos conceda una densidad máxima de referencia.
Asi pues, el proporcionamiento de las mezclas de Concreto Compactado con Rodillos, involucra
dos aspectos: la trabajabilidad óptima al nivel requerido de resistencia y su consecuencia para el
diseño correspondiente.
Como es complicada la elaboración de especímenes prismáticos (vigas) para su ensayo a la flexión
se sugiere referirse a las determinadas mediante ensaye a tensión por compresión (PRUEBA
BRASILEÑA) y para el control de la obra, la de resistencia a la compresión; ambas determinadas
en cilindros de 15x30 cm o de algunos otros tamaños que cumplan con la relación de esbeltez de 2
pulgadas.
b) Consistencia y densidad
Para estas determinaciones se utiliza el crisómetro VeBe y es aplicable a mezclas de concreto
fresco con agregado de tamaño máximo nominal de 50 mm. La consistencia se mide como el
tiempo requerido por una masa de concreto fresco para ser compactada por vibración en un molde
cilindrico metálico y resistente a la corrosión, de 24+-2cm de diámetro interior y 20 cm de altura
31
que pueda ser fijado firmemente a la mesa vibratoria. La densidad de este espécimen compactado
se determina dividiendo el peso del mismo entre su volumen, previamente calculado.
La mesa vibratoria VeBe debe contar con una placa rígida de apoyo de 20 mm de espesor, 40 cm
de largo y 25 cm de ancho aproximadamente; la masa de la mesa con su vibrador electromecánico
puede ser de 95 kg en promedio y tener una frecuencia de 3600 vibraciones por minuto a 60 ciclos,
y, cuando se tiene una carga en el centro de la mesa de 27 kg+-1, se debe tener una doble
amplitud de vibración. La sobrecarga de 23 kg se integra con una base de plástico cilindrica de 13
mm de espesor y un disco metálico que pueda colocarse sobra la base de plástico.
Como el concreto de consistencia seca es muy susceptible a segregarse, hay que manipular las
mezclas con mucho cuidado para que el agregado grueso no se separe del mortero.
Para iniciar la determinación, se humedece el interior del molde cilindrico y se fija sobre la mesa
vibratoria; se llena con 13.5 kg de concreto fresco, distribuyéndolo con un cucharón y una varilla de
compactación; a continuación se nivela la superficie del concreto suelto, se fija el molde sobre la
mesa vibratoria y se coloca la sobrecarga de 23 kg sobre el espécimen, procurando no aplicar
sobre la mezcla alguna presión adicional. Inmediatamente se aplica la vibración y se toma el
tiempo que transcurra, desde este momento hasta que en el espacio entre la orilla de la
sobrecarga y la parte interior del molde, se llene con mortero. Se registra este tiempo en minutos y
segundos como la consistencia VeBe de la mezcla, pero si las tuercas que sujetan el molde de la
mesa vibratoria se aflojan durante la prueba, hay que repetirla con nueva muestra de concreto.
Una vez que se determinó el tiempo VeBe se retira la sobrecarga, se vibra el espécimen haste que
se tenga un tiempo total de vibrado de 2 minutos (incluyendo el tiempo de la consistencia). Se retira
el molde con el espécimen compactado y se determina con aproximación de 5 gramos la masa del
espécimen compactado.
Después de determinar la masa del espécimen, se obtiene su volumen llenando cuidadosamente el
espacio del molde no ocupado por el mismo con agua a la temperatura ambiente, cuidando que
sea mínimo el volumen de pasta que se deslave de la superficie, y con el auxilio de una placa plana
de cristal, se eliminan las burbujas de aire y el exceso de agua arriba del borde del molde cilindrico.
La densidad del espécimen se calcula dividiendo la masa del mismo en kilogramos, entre su
volumen en decímetros cúbicos. Con diferentes contenidos de agua en la mezcla, se puede
construir la curva humedad-densidad, y de la misma, deducir la densidad máxima de la mezcla.
12
ANEXO10 Mediciones de consistencia según la práctica internacional
DESCRIPCIÓN OE LA CONSISTENCIA
Extr«nodoHi*nt» MCO
Muy rígido
Rígida
Sam rígido
Plástica
Fluido
REVENIMIENTO (cm)
0 a S
3 o B
6 a 8
8 a l 3
13 0 18
V* B* ( • •g)
32 0 »
18 0 10
10 o 9
6 o 3
3 o 0
FACTOR DE COMPACTA CION PROMEDIO
0.70
0.76
0.89
0.90
0.06
ANEX011 Contenido de agua para diferentes consistencias
C O N S I S T E N C I A
ExtrearadoMoato oteo
Muy rígido
Rígido
Soni rígido
Plástica
Fluido
CONTENIDO DE AGUA APR0X.
THAULOW ( I t / m 3 )
I7.8
8 I .3
88.8
I I4.2
I44.7
I62.4
(•/.)
e.oo n.eo ie.93
22.40
28.78
36.31
c) Resistencia
El método que se presenta para aplicarse al CCR, se restringe al uso de agregados de tamaño
máximo de 50 mm o menores.
La elaboración de los especímenes se realiza en moldes verticales cilindricos de acero que
pueden ser fijados a una mesa vibratoria, con diámetro de 15 cm y altura de 30 cm. El fondo de los
moldes debe ajustarse a una placa de base tal, que sea estanca la unión y sujeta a la mesa
vibratoria.
Esta misma, debe ser del tipo VeBe, constituida por una placa rigida de acero de 20 mm de
espesor y con dimensiones de 40 cm de largo y 30 cm de ancho aproximadamente; la masa de la
mesa y su vibrador electromecánico es de 95 kg y tiene una frecuencia de 3600 vibraciones por
minuto a 60 ciclos.
La sobrecarga que se emplea para facilitar la compactación es de 10 kgs y consiste en un cilindro
de acero con una placa circular de plástico rígidamente adherida a su base y un eje metálico
colocado perpendicularmente a la placa y embebido en el cilindro metálico.
Como este método es aplicable tanto en la obra como en el laboratorio, hay que tener la
precaución de que las muestras que se obtengan sean representativas del material en estudio,
manejándolas cuidadosamente para minimizar la segregación. Los especímenes de prueba deben
elaborarse antes de que transcurran 45 minutos, contados desde el momento de haber completado
el mezclado del concreto.
Primeramente se aceitan ligeramente las paredes del interior del molde cilindrico para facilitar la
remoción del espécimen, se coloca el molde sobre la mesa vibratoria y se centra la sobrecarga
para que no toque las paredes del molde fijándose firmemente.
A continuación se coloca en una sola capa el concreto suelto y para acomodarlo se puede utilizar
una varilla de compactación. Se centra ia sobrecarga sobre el recipiente, se libera el
desplazamiento del eje de la sobrecarga y ésta se asienta suavemente sobre el concreto fresco
Se inicia la vibración de la mesa y se suspende hasta que el mortero forme un anillo entre la
sobrecarga y la pared interior del molde.
33
ANEXO 12
Resistencias típicas de compresión variando el contenido en el cemento
MoadtSOO
Al
! 300
280
o
I s § o S 200 o o o I S ISO
OS
M f
s / A
£^v
W y **/ /
y / ¿& J y s >rA \¿íkjr
\^y^
/ .
SO no wo Contenido o*
200 250 •n k«/m3
300 350
Si las tuercas de amarre se aflojan durante la elaboración del espécimen, se aprietan y se
continúa la vibración hasta asegurar su completa consolidación.
Si una porción del anillo de mortero no se forma, esto puede indicar que la mezcla tiene insuficiente
cantidad del mismo o que fue impropiamente muestreada. Si la sobrecarga consolida al concreto
más abajo del nivel superior del molde, se suspende la vibración y se adiciona más concreto, para
que el nivel ya compactado esté aproximadamente 3 mm arriba del nivel superior del molde.
Se quita el molde con el espécimen compactado de la mesa vibratoria y se da terminación a la
superficie con una llana metálica. A continuación se curan los especímenes de igual forma que
los de concreto convencional y se ensayan a la edad especificada o de proyecto.
34
ANEXO 13
ANEXO 14
ANEX015
Calidad de los agregados i P r u e b o
Anotas potrografKtos
Sranuloffiotrios
Dosgasto 4o ios angolas
Donatdod y absorción dol agrag.grueso
Doraided y absorción 4*1 ogrog.f rao
Hwsoood
Usutas do Attorborg
Equivalent* do arena
Motoria orgániea
Poreontajo do fmoo
Poso volumétrico
Módulo do finura
Norma
NOM-C-266-84
NOM-C- 77-87
NOM-C- 106-84
NOM-C- 104-88
NOM-C- 188-84
NOM-C- 168-83
SCT-40.0t.00.00l
SCT- 4.01.00.001
NOM-C- 88-86
NOM-C- 84-83
NOM-C- 73-83
NOM-C- 111-82
Calidad del cemento Futuro
Consistencia
Tiempo do fraguado moial y fatal
Expannon on autoclavo
Oxido*
Conpuostoa potoncialos
Resistencia a la eoaoresion
Oonsidad
NOM-C- 49-70
NOM-C- 87-83
NOM-C- 59-76
NOM-C-186-79
N0M-C- I3 I -78
NOM-C-131-76
NOM-C- 61-76
NOM-C-162-70
Calidad del agua PH
Cloruroo
Sul fotos
Ourozo
Sacarosa
Qrasas
Hidrates d» Carbono
NOM-C-283-83
NOM-C -283-83
NOM-C-283-83
NOM-C-283-83
NOM-C-283-83
NOM-C-283-83
NOM-C-283-83
ANEXO 16
Pruebas de calidad
Poso volumétrico MGO máximo
Humodod óptimo
Espoefaenos cilindricos do I5x30em
Vigas do I5x IB x 00 em
Contenida de aire
Consistencia
Cambios volumétricos
Curado
NOM-C-73-83
NOM-C-100-83
NOM-C-180-83
NOM-C-101-80
NOM-C HS7-*«
AC I-2U-03-70
N0M-C-I73-78
NOM-c-«e-eo
Lfaoo do coros
Protección da manipostería
Cuneta escalona longitudinalmente para evitar erosion en caminos con pendien
tes fuertes
ANEXO 16 b
Corona
DMorenodor
Sistema tradicional de drenaje
ANEXO 16 c
C A P I T U L O V
PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO (CASO PRACTICO)
a) Desarrollo de un frente de trabajo
En México se han invertido en el periodo de 1983 a 1987 más de 600 millones de nuevos pesos
para la reconstrucción y conservación del 70% de la red carretera nacional y el 25% de los caminos
rurales, por lo que es necesario implementar técnicas de diseño y construcción que permitan lograr
mejores pavimentos.
Es por ello que, recientemente, se tiene la intención de difundir y aplicar la tecnología del Concreto
Compactado con Rodillos en ta construcción de pavimentos dadas las ventajas económicas que
generan en nuestras obras.
Con el propósito de obtener costos aproximados en la creación de un pavimento con CCR, el área
de construcción del IMCYC (Instituto Mexicano del Concreto y del Cemento) formuló una primera
propuesta para realizar un tramo de prueba en marzo de 1987.
Toda la documentación fue presentada a la Dirección General de Carreteras Federales de la SCT
para que participara en el diseño y la supervisión de la construcción del pavimento de los túneles
de La Venta, camino México-Toluca, utilizando esta técnica; desafortunadamente el tiempo para
desarrollar el programa de pruebas de laboratorio fue muy corto y no se concluyó el proyecto.
Finalmente, el IMCYC expuso a la Dirección Técnica de Caminos y Puentes Federales de Ingresos
S.C. una alternativa para construir un tramo de pavimento de CCR de 30 m en el kilómetro 23.5 de
la autopista México-Cuernavaca. Fue aceptada y dio inició el 13 de julio de 1988.
La importancia del proyecto radica en que el CCR ofrece ventajas ecconómicas sobre otras
alternativas de pavimentación, ya que el mantenimiento anual se traduce en un porcentaje muy bajo
de la inversión inicial, posee gran durabilidad y es rápido de colocar utilizando el equipo de
pavimentación tradicional, entre otras características.
35
Para el desarrollo de la investigación, se siguieron los pasos que a continuación se muestran:
1.-Revisión de la literatura técnica existente,
2.-Desarrollo de un programa de pruebas de laboratorio para obtener el proporcionamiento de
mezclas de concreto,
3.-Realizar ensayes de campo para obtener una correlación entre resistencias a flexión y
compresión de núcleos y cilindros,
4-Análisis de la información obtenida en los ensayes,
5-Retroalimentación de información y modificación del proporcionamiento de mezclas de
concreto, si es necesario,
6.-Diseño de la estructura del pavimento,
7.-Construcción de un tramo de pavimento de CCR, y
8.-Control del comportamiento del pavimento a largo plazo.
Las gravas y las arenas que se utilizaron para elaborar el CCR son de origen andesltico y
provienen de la zona oriente de la ciudad de México. El cemento utilizado en la producción de las
mezclas de concreto fue Portland tipo I, el agua utilizada fue limpia, libre de impurezas y cuerpos
extraños.
En la construcción del pavimento se utilizó una granulometrfa integral grava-arena en proporción
44-45% misma que cumple con los patrones de la práctica canadiense y española.
Para la etapa de pruebas de laboratorio se elaboraron diez mezclas de concreto, cuatro de ellas se
compactaron bajo el régimen de la prueba Proctor modificada y las otras seis empleando el
procedimiento Neumático. La energía especifica que se proporcionó a cada espécimen resultó ser
de 27.36 kg/cm3. El objetivo fue verificar si existe una correlación entre los resultados que se
obtienen entre dichas pruebas, además de emplear la información que se genere como base para
el disefio del espesor del pavimento.
El proporcionamiento de las mezclas empleadas en el laboratorio arrojó una relación de arena en
los agregados de 35% en volumen absoluto, además, los métodos de ensaye que se utilizaron
siguen las Normas Oficiales Mexicanas (NOM). Las pruebas que se efectuaron a las mezclas de
concreto fresco fueron: Peso Volumétrico Húmedo, Contenido de Humedad, Contenido de Aire y la
prueba VeBe modificada. A los especímenes de concreto endurecido se les practicaron las
siguientes pruebas: Resistencia a compresión simple, Resistencia a tensión indirecta, Módulo de
ruptura y Elasticidad a 7 y 28 días. Para cada edad se ensayaron dos muestras.
36
El contenido de aire de las mezcclas de concreto varió de 2.2 al 2.7%; en otros ensayos se ha
observado hasta 1.25%. La prueba VeBe modificada se efectuó inmediatamente después de
elaborar la mezcla para obtener su consistencia; esta prueba se repitió nuevamente a los 25
minutos.
El equipo utilizado para realizar dicha prueba fue el convencional, lo único que se modificó fue el
sobrepeso de la placa de apoyo, el cual se incrementó de 3.41 kg a 10.97 kg El ACI 211.3b
considera estas mezclas como extremadamente secas ya que la consistencia varia de 18 a 32
segundos.
Por otra parte, las resistencias a compresión simple obtenidas con el procedimiento neumático a 7 y
28 días fueron mayores que las de la prueba Proctor modificada.
El contenido de humedad fue del 8% para una resistencia máxima de 350 kg/cm2 a 28 días,
obtenida con el procedimiento neumático y que coincide con la humedad óptima del peso
volumétrico seco máximo. Sin embargo, el contenido de humedad del 5.3% para la resistencia
máxima de 350 kg/cm2 a 28 días obtenida con la prueba Proctor modificada, es menor que la
humedad óptima del peso volumétrico seco máximo que es del 6%.
De acuerdo con los resultados de la prueba Proctor modificada, el agua requerida para obtener la
máxima resistencia es menor que la del peso volumétrico seco máximo. No hay que perder de vista
que lo que nos interesa es obtener pesos volumétricos altos, ya que la resistencia inicial del
pavimenta está dada por la energía de compactación. De aquf que los diseños de mezclas de CCR
estarán relacionados con el contenido óptimo de humedad.
El esfuerzo de tensión debido a flexión (Módulo de Ruptura) se obtuvo ensayando vigas con carga
en los tercios y se encontró que dicho esfuerzo varió del 10 al 20% de la resistencia a compresión
simple del concreto. Una prueba alternativa podría ser la de tensión indirecta, en la cual el esfuerzo
a tensión varió del 7 al 14 % de la resistencia a compresión simple.
El módulo de elasticidad de las mezclas de CCR para el contenido de humedad óptimo es de
aproximadamente 110,000 kg/cm2 a 28 días. Este módulo es bajo comparado con los obtenidos en
concretos convencionales a base de agregados andeslticos.
37
Asf pues, antes de construir el pavimento de CCR, se realizaron en campo seis mezclas de prueba
de 300 litros cada una y se compactaron con un equipo vibratorio manual modelo DYNAPAC PR-8.
El objetivo fue verificar algunos puntos importantes tales como:
-Eficiencia del equipo de mezclado,
-Uniformidad de la mezcla de concreto y tiempo de mezclado,
-Rendimiento de la mezcla de concreto,
-Segregación del material durante el transporte,
-Pérdida de humedad por temperatura ambiental,
-Contenido de humedad del CCR utilizando horno eléctrico y parrilla de gas,
-Espesores abundados y compactos, y
-Número de pasadas del equipo para lograr el porcentaje de compactación deseado.
Las mezclas se diseñaron para contenidos de humedad del 5, 5.5 y 6%; el proporcionamiento para
la mezcla última fue de 85 kg de cemento, 155 kg de arena, 389 kg de grava y 41 Its de agua. La
relación grava-arena dio 1.86, aclarando que el proporcionamiento tomó en cuenta el contenido de
arena en la grava.
Después de elaborar la mezcla se observó que existia una ligera segregación en la descarga y en
el transporte del material; esto se puede evitar con tolvas receptoras que se abren periódicamente
para que la descarga del material no sea directa en el equipo de transporte. Otras variables que
ayudan a evitar la segregación son el tamaño máximo de agregado, el cual se limita a 2 pulgadas y
el contenido de finos que es mayor comparado con el concreto convencional.
La compactación se realizó en tres etapas: en la primera se dieron 2 pasadas (una pasada
considera ida y vuelta) con rodillo estático para armar el cuerpo de la mezcla de CCR; en la
segunda etapa se dieron de 4 a 6 pasadas con rodillo vibratorio para el acomodo del material
granular, y en la tercera se dieron 2 pasadas con rodillo neumático para cerrar la textura de la
superficie.
En la mezcla de CCR no se utilizaron aditivos retardantes ya que el tiempo de dosificación,
mezclado, transporte y colocación estuvieron comprendidos en una hora, tiempo especificado para
que el concreto no pierda sus propiedades mecánicas. De las mezclas compactadas se extrajeron
3 corazones de 2x4 pulgadas y se ensayaron a compresión simple.
38
El pavimento se consideró como rígido, pues gran parte de la capacidad estructural es
proporcionada por la losa. El espesor del pavimento fue diseñado de acuerdo con los
procedimientos tradicionales; en primer lugar se utilizó el método de fatiga y erosión para
posteriormente verificar dicho espesor utilizando las cartas de Pickett y Ray (esfuerzo en el borde
de la losa) y las ecuaciones de Westergaard (esfuerzos debido a carga en el borde).
La información relacionada con la clasificación vehicular registrada en la estación maestra CPFI
01 (Topilejo), asi como el número de ejes sencillos y tándem, fue proporcionada por Caminos y
Puentes Federales de Ingresos S.C. El tránsito diario promedio anual de ambos carriles y la tasa
de crecimiento observados de 1985 a 1988 fueron consultados en'el Manual de Datos Viales 1989
de la Dirección General de Servicios Técnicos de la Subsecretaría de Infraestructura de la SCT.
El pavimento de CCR está apoyado en una sub-base granular de 12 cm de espesor tratada con
cemento; se consideró un VRS del 20% para la subrasante por lo que su módulo de reacción
resultó de 6.9 kg/cm3. El módulo de reacción combinado de acuerdo con lo anterior fue de 15.8
kg/cm3. En consecuencia, el módulo de ruptura dio 40 kg/cm2 a 28 días y se estima que la vida del
pavimento será de 30 años como mínimo.
Es preciso mencionar que el tramo se pavimento que se construyó tiene una longitud de 30 mts por
un ancho de 3.10 mts y un espesor de 16 cm se encuentra bien apoyado sobre una sub-base
granular de 12 cm de espesor tratada con cemento al 3% y la proporción grava-arena fue de 55-
45%.
El Peso Volumétrico alcanzado en la sub-base fue del 94% de la prueba Porter Estándar. Cabe
aclarar que la subrasante del pavimento de CCR quedó constituida por la anterior sub-base de un
pavimento rígido y por el terreno natural. Por otra parte, a nivel de subrasante se encuentra un
conjunto de ductos que alimentan de energía a las casetas de peaje.
b) Producción de la mezcla
Los agregados que se utilizaron en la producción del CCR se almacenaron en dos compartimientos;
uno para el material, cuyo tamaño resulto de 1 3/4" y otro para tamaños que pasan la malla No. 4.
El cemento Portland tipo I se alojó en un silo y el agua que se incorporó fue limpia y libre de
impurezas. El volumen total del material a utilizar antes de iniciar la construcción tuvo que ser del
100%.
39
La planta de mezclado que intervino en la producción del CCR es del tipo ELBA con bacha
trepadora, equipo que proporciona un mezclado enérgico. La dosificación de los ingredientes se
consiguió por peso y la producción de 12 a 15 m3/hr fue la conveniente. El transporte de la mezcla
se logró con camiones de volteo de 6 m3 de capacidad; la distancia entre la planta de mezclado y la
obra fue de 11 kilómetros.
c) Técnicas de colocación
El tendido del CCR puede ser mediante una pavimentadora (Finisher) o una motoconformadora; de
preferencia debe considerarse el primer equipo.
En este caso, por ser un tramo de pavimento de 30 mts de longitud, no se justificó el transporte de
la pavimentadora y la mezcla de CCR se tendió a mano. Previo al tendido de la mezcla se dio un
ligero riego de agua a la sub-base.
El espesor del pavimento de CCR fue de 16 cm compacto, para lo cual se consideró un porcentaje
de abundamiento del 30%.
d) Compactación y sus innovaciones
La compactación se inició con 2 pasadas de un compactador estático de 10 toneladas,
posteriormente se dieron de 4 a 6 pasadas en un compactador DYNAPAC CA-25 vibratorio de 10
toneladas, y finalmente se dieron 2 pasadas con el equipo neumático de 7 toneladas.
Para perfilar y controlar la pendiente de la estructura, se aplicaron niveles a cada lado de las
guarniciones. En zonas de difícil acceso se ocupó un rodillo manual para alcanzar el peso
volumétrico compacto de proyecto.
El curado de la superficie del pavimento de CCR se realizó con agua por un periodo de una semana
y no fue aplicado tratamiento adicional.
Finalmente, el carril se abrió al tráfico vehicular después de 60 horas de haber sido llevada a cabo
su construcción respectiva.
40
ANEXO 17
Relación agua-cemento y resistencia a la compresión
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 28 DÍAS
(k 9 /eat2 l
600
460
4 0 0
380
3 0 0
2 6 0
2 0 0
I 6 0
RELACIÓN DE AGUA-CEMENTO POR PESO
CONCRETO SIN INCLUSION OE AIRE
0.33
0.38
0.48
0.48
0.86
0 62
0.70
0 .80
CONCRETO CON INCLUSION OE AIRE
0.34
0.40
0 . 4 8
0 .53
0 .6 I
0 .7I
e) Pruebas de calidad
Antes de iniciar la producción del CCR se verificó la granulometrla de los materiales y se calculó el
contenido de humedad natural de los agregados, para corregir el proporcionamiento de la mezcla
en cuestión. Posteriormente se obtuvo el contenido de humedad en la planta y en el sitio de la obra
para verificar la pérdida de agua durante el transporte y se elaboraron cilindros con la prueba
Proctor modificada para obtener la resistencia a compresión simple de 7 y 28 días. Además se
comprobaron los pesos volumétricos del pavimento de CCR utilizando el método del volúmetro de
la arena. Se verificó la uniformidad de la superficie del pavimento con una regla de 3 mts de
longitud, pues la profundidad de las depresiones permitidas son menores a 1 cm.
El pavimento no presentó agrietamiento después de las 72 horas, debido a que la longitud del tramo
es muy pequeña (30 mts). Además, a 15 mts se instaló el equipo que detecta el número de ejes de
los vehículos que circulan por dicho tramo. El patrón de agrietamiento que siguen las juntas de
contracción transversales del pavimento es de 15 a 20 cm.
Por otra parte, a los 21 días de la construcción se presentó una ligera pérdida de finos en la
superficie del pavimento. Esto se debe a que se dio un pequeño riego de material fino (sellado)
después de la compactación final.
Asimismo, se estableció un programa de extracción de núcleos del pavimento de CCR para
analizar la resistencia a lo ancho de la sección y para verificar el espesor real del pavimento, dando
resultados verdaderamente halagadores de acuerdo con lo planeado con las normas de calidad
para este tipo de proyectos.
f) Métodos de conservación
De acuerdo con la experiencia obtenida se pueden dar algunas sugerencias que en mucho pueden
contribuir a la conservación de la estructura:
1 .-Para obtener el proporcionamiento óptimo habrá que realizar diferentes mezclas de CCR en
laboratorio y en campo.
2.-EI módulo de ruptura se obtendrá mediante el ensaye de vigas con carga en los tercios.
41
ANEXO 18
Cifras medias de conservación de pavimentos
PROYECTO
P C C R
Poví ato n t o f I m i » 1 • .
CONSERVACIÓN
0.30% onuol dsl eosto do construcción («fro vtflida po ni pavimentos sometidos a tráficos importantes y monte miníente de seguridad en oí coto de vfbs «•cúndanos.)
0 .76% anual.
REFUERZO
Ninguno ( S )
10 en da aonerf to asfáltico a loo IS altos y 5 cm «jo's a los SB altos.
3.-EI tiempo de elaboración de la mezcla de CCR, transporte, tendido y compactación no deberá
ser mayor a una hora.
4.-No se debe sobrecompactar el pavimento de CCR, ya que esto en lugar de beneficiarlo lo
perjudica.
5.-La compactación en zonas de difícil acceso se podrá realizar con equipos manuales y dentro
del tiempo especificado.
6.-No realizar riegos de material fino en la superficie del pavimento después de que ha
terminado la compactación, pues al abrir el pavimento a la circulación, pueden perderse. Lo que se
pretende buscar son mezclas uniformes y evitar al máximo la segregación.
7.-EI tiempo de curado del pavimento es muy importante y será benéfico que se mantenga
durante una semana como mínimo.
8-Es conveniente establecer relaciones previas en el peso volumétrico compacto del lugar y el
número de pasadas del equipo de compactación, con el fin de lograr el peso volumétrico seco
máximo, ya que de lo contrario tendrán que reutilizarse equipos cuyo costo es elevado.
9.-Es recomendable realizar algunos ensayes utilizando la pista circular de pruebas, para
proponer ayudas de diseno.
10.-Es importante seguir el comportamiento del pavimento a lo largo de su vida útil, a fin de
corregir deficiencias en proyectos futuros.
42
C A P I T U L O VI
CONCLUSIONES
Hasta la fecha no hay evidencias que indiquen que el Concreto Compactado con Rodillos no pueda
ser empleado para construir caminos de bajo volumen de tráfico. Tiene un gran potencial, porque
puede ser construido rápidamente y resulta económico, pues reduce el consumo de cemento y no
requiere de cimbrado y acabado necesarios en los pavimentos de concreto regular. Cuando el
pavimento con CCR se construye correctamente es posible obtener una textura superficial
aceptable, y su alta resistencia garantiza un mejor comportamiento bajo cargas que el concreto
convencional con similar consumo de cemento.
No cabe duda que la construcción de carreteras ha iniciado una nueva etapa en su evolución,
gracias al trabajo intenso que han desarrollado varios investigadores internacionales en la
tecnología del concreto hidráulico con cemento Portland y en especial en la técnica del CCR.
Actualmente, continúan las investigaciones más profundas sobre su aplicación en carreteras, se
habla por ejemplo de colocarlo en dos capas con una energía de precompactación más alta para
lograr una superficie de rodamiento de mayor calidad, asi como el tender una carpeta drenante
(granulometría discontinua en un rango), de asfaltos modificados con elastómetro de un espesor
mínimo de 4 cm, con lo cual se tendrá una superficie antirreflejante, con mejores propiedades
acústicas y de buena resistencia al patinaje, además de evitar los problemas de acuaplaneo.
El tratamiento que se ha seguido en las juntas transversales para evitar su reflexión en la carpeta,
ha sido la inclusión de mallas geosintetjcas a lo largo de la junta aserrada.
No obstante la situación actual del pals, el sistema carretero nacional tendrá que atender demandas
cada vez mayores. El crecimiento demográfico, aumento en el volumen de actividades económicas
y a las cada vez mayores tasas de motorización que se traducirán en demandas de tránsito muy
superiores a las presentes.
El causante principal de la expansión de la demanda del transporte interurbano por carretera será el
automóvil; en la actualidad se advierten tendencias hacia una mayor participación vehicular en los
tránsitos que circulan por la red.
43
En promedio, los aforos de tránsito de 1960 revelaron que los automóviles representaban un 56%
del total de los vehículos en circulación, porcentaje que en 1990 era ya del 84%. Suponiendo que la
población de México en el año 2000 sea de 116 millones de habitantes, y que la tasa de
motorización aumente a un ritmo similar al de los últimos años, se calcula que el volumen de
tránsito nacional podría multiplicarse por cinco veces para ese año. En esas condiciones, el
porcentaje de automóviles que circularla por la red serla del 75% de los vehículos contra 8% de
autobuses y 17% de camiones de carga.
La demanda del transporte interurbano de pasajeros será de 3 a 4 veces la actual, y aunque se
preveé una mayor participación del autotransporte de pasajeros y en algunos casos del ferrocarril,
el papel del automóvil será relevante, especialmente en cuanto a tránsito generado. Respecto al
transporte de carga, se estima que movilizará dos y media veces que el volumen actual;
suponiendo en plan optimista que el ferrocarril y el cabotaje logren aumentar su participación en
forma significativa.
Obviamente, para ello se deberá contar tanto con infraestructura como con apoyo organizational y
reglamentación adecuados.
Las perspectivas anteriores aunadas a los requerimientos de la sociedad actual y a la problemática
del sistema carretero nacional, permiten concluir que deben realizarse importantes esfuerzos para
que nuestros procesos de desarrollo sean eficientes; en consecuencia será necesario emprender
acciones en materia de conservación y ampliación de redes de cobertura nacional.
M
C A P I T U L O V i l
B I B L I O G R A F Í A
1>KEIFER,OSWIN
Pavimentos de Concreto Compactado con Rodillos
Revista IMCYC, Vol. 24, No. 189
Febrero 1987
2) PAVIMENTOS CON HORMIGÓN COMPACTADO CON RODILLO
Boletín del cemento Portland Argentino
No. 121
Diciembre 1988
3) ANDERSON, RONNY
Paviments of Roller Compacted Concrete
Nordic Concrete Research
Publication No. 5,1986
4) LONDOÑOj CARL
El CCR, un nuevo material para pavimentos
Boletín ICPC, No. 42
Julio-Septiembre, 1988
5) NIETO R. JOSÉ
La tecnología del Concreto Compactado con Rodillos
Construcción y Tecnología
IMCYC Vol. 1,No.5
Octubre 1988
45
6) FIGUEROA GALLO DONATO
Pavimento de Concreto Compactado con Rodillos
Construcción y Tecnología
IMCYCVol. 1,No. 5
Octubre, 1988.
7) GOMEZ DOMÍNGUEZ J.
Construcción de caminos de bajo volumen de CCR
Construcción y Tecnología
IMCYCVol. 1, No. 5
Octubre, 1988.
8) FIGUEROA GALLO DONATO
El CCR y su control de calidad
Memoria, reunión nacional de Laboratorios de Materiales
San Luis Potosí, 1987
9) SALAZAR CARLOS
Pavimentos de CCR en estado seco
Memorias técnicas
Reunión del concreto, Colombia, 1988
10) GOMEZ-DOMINGUEZ J.
Roller Compacted Concrete for highway aplicattions
Herpicc
Purdue University, 1988
«6
11) FK3UBR0A GALLO DONATO
Carreteras de CCR, la mejor opción
Construcción y Tecnología
Vol. 2, No. 17
Octubre, 1989
12) ESCAMLLA F. ISAAC
Asfalto o Concreto Compactado con Rodillos
Construcción y Tecnología
Vol. 2, No. 17
Octubre, 1989
13) NANNI ARTHUR
Abrasion resistance of Roller Compacted Concrete
ACI materials journal
Vol. 86, No.6
Noviembre, Diciembre, 1989
14)JOFRECLEMENCE
Spanish experience with RCC pavimente
Roller Compacted Concrete II
ASCE, 1988
«7
