PAVIMENTOS
Construcción de rellenos de carreteras
1a parte
En este texto se recogen los contenidos de los artículos del
“Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para la Construcción
de Carreteras” que rige la ejecución de todas las carreteras
y autovías en España. El documento mencionado hace referencia
a la construcción de terraplenes, pedraplenes y rellenos todo
uno, poniendo particular atención en los aspectos de organización
de la compactación y el control de la misma La organización
de la compactación en el caso de terraplenes se realiza fijando
unas características previas para el relleno, determinadas mediante
ensayos de laboratorio, mientras que en el caso de rellenos todo uno
y pedraplenes se realiza ejecutando rellenos previos de ensayo, mediante
los cuáles se acepta o modifica el procedimiento de compactación
previamente establecido.
Para el control de la compactación, en el caso de terraplenes
y rellenos todo uno, se dividen las capas en zonas con unas dimensiones
determinadas y se controla mediante la ejecución de ensayo en
bandas predeterminadas. También se define el criterio de aceptación
o rechazo de esa zona. En el nuevo documento se actualizan los artículos
sobre terraplenes y pedraplenes, y se añade uno más que
recoge las condiciones para puesta en obra y el control de la compactación
de materiales intermedios entre terraplenes y pedraplenes que se denominan
"Relleno todo uno".
Zonas de relleno
Para definir el procedimiento constructivo y el material a utilizar
en un relleno, se diferencian en cinco zonas. El cimiento es la parte
inferior que está en contacto con el suelo natural y que puede
estar sometido a la acción del agua por inundación. A
veces se necesita construirlo con materiales drenantes. Su espesor debe
de contar con un mínimo de 1 m. El terraplén es la zona
del cuerpo de relleno en las que se hace sentir la influencia de los
agentes externos. En general debe estar formado por materiales estables,
y a veces se les pide que sean impermeables. No se define la anchura
de éstos, pues dependerá de las condiciones atmosféricas
y del tipo de material de que estén formados, pero puede tomarse
una media de dos metros.
El núcleo es la zona interior del relleno, y en general la
de mayor volumen. Es ahí donde se intenta colocar de la forma
adecuada los materiales extraídos en la excavación de
desmontes. La transición es la capa superior del relleno, que
sólo tiene significado en los pedraplenes y rellenos todo uno,
ya que esta capa sirve para recibir la coronación. Su espesor
mínimo debe ser de 1 m. La coronación es la capa inferior
del firme, y se dimensiona de acuerdo con el trafico que va a soportar
la calzada.
Materiales a usarse en rellenos
El tipo de material, clasificado por su granulometría,
sirve para distinguir los tres tipos de relleno: terraplenes, pedraplenes
y rellenos todo uno. Terraplenes son los rellenos construidos con un
material que tenga más de un 35% de finos, o que más de
un 70% tenga tamaño menor de 20 mm. Cabe decir que pedraplenes
son los rellenos construidos con un material que tenga un contenido
en finos menor del 10% y en el que el material de tamaño menor
de 20 mm es inferior al 30%. También se exige que el tamaño
máximo sea superior a 100 mm. Por su parte, rellenos todo uno
son todos aquellos construidos con un material que no cumple con las
condiciones exigidas en pedraplen ni en terraplén. Por ejemplo
un material que tenga un contenido en finos entre el 10 y el 35% y que
los tamaños inferiores a 20 mm estén comprendidos entre
el 30 y el 70%.
Referencia: Boletín AMIVTAC, 33, noviembre
de 2006.
PREFABRICADOS
Refuerzo de fibras de carbón para
doble T
Los expertos reportan que aproximadamente 80 millones de norteamericanos
se inscriben cada año en programas para estar en buena forma
física. Estas personas saben que al bajar de peso, al mismo tiempo
que se fortalecen los músculos, se mejora la manera en que funcionan
sus cuerpos.
Lo mismo puede decirse del concreto prefabricado; específicamente
de las dobles “T” usadas en estructuras de estacionamientos.
Si los productores pueden colar “T” más delgadas,
y con ello más ligeras, sin perder nada de resistencia, los arquitectos
pueden inmediatamente ver beneficios importantes. Estos elementos usarán
menos concreto y pesarán menos, lo que podría reducir
las necesidades de la subestructura. A su vez, los montadores podrán
usar grúas más pequeñas para la instalación.
Todos estos factores reducirán los costos sin disminuir el desempeño
de una estructura de un estacionamiento.
Sin embargo, la capacidad para crear patines delgados para dobles “T”
ha sido elusiva. La restricción principal en el diseño
históricamente ha sido el espesor del recubrimiento requerido
para proteger el refuerzo de la malla de acero en el patín contra
la penetración del agua y la corrosión.
Pero el futuro ya está aquí. Recientes estudios han reportado
que el uso innovador de las parrillas de fibras de carbón como
un reemplazo para el refuerzo de las mallas de acero puede posibilitar
a los ingenieros a que reduzcan el recubrimiento requerido en el patín
sin sacrificar el desempeño de una doble “T”.
Beneficios estructurales
Al reducir el peso de una doble “T” se contribuye a una
variedad de beneficios en toda la estructura. Adelgazar los patines
es el punto importante para un prefabricado Cuando se quitan 2 cm de
concreto en el patín, se está reduciendo el peso de la
“T” en 44 kg por metro cuadrado, lo que reduce las cargas
en las vigas, columnas y la cimentación.
Eso es crítico, ya que se usa la carga muerta total de la estructura
para calcular las fuerzas sísmicas. “En general, mientras
más pesada es la carga muerta, más grande es la fuerza
sísmica,” dice Ken Baur, director de investigación
y desarrollo de High Concrete Group LLP, un productor de miembros muy
anchos de estacionamiento con prefabricados.
En la última década, el Código Internacional de
Construcción amplió sus requisitos sísmicos para
incluir la mayor cantidad de regiones del país. A fin de cumplir
con esto, los ingenieros deben de diseñar sus estructuras para
un sismo durante un horizonte de 100 años. Las “T”
más ligeras permiten a los ingenieros satisfacer los nuevos códigos
sísmicos sin reducir la superestructura. Los productores también
comparten los beneficios. Las dobles “T” más ligeras
también podrían requerir menos refuerzo en el alma para
soportar la carga más ligera, lo que a veces puede ahorrar torones.
Las “T” más ligeras requieren de menos combustible
para la transportación al sitio de la obra. Y pueden usarse grúas
más pequeñas para elevar los elementos hasta su lugar.
Referencia: El autor de este texto, Michael
Drabenstott, es un escritor de negocios que tiene su base en Pensilvana
y que ha cubierto la industria de la construcción durante 15
años. Apareció en: Concrete Producer, octubre de 2007.
PREMEZCLADOS
Preparándose para suministrar Concreto
Autocompactable
Un importante laboratorio a nivel mundial ha desarrollado un diseño
de mezcla de concreto autocompactable que se plantea usar próximamente.
Este será el primer gran proyecto de concreto autocompactable
del equipo. Aunque los ingenieros se han apegado a la secuencia del
proceso del concreto autocompactable en varios pequeños proyectos
y para los colados de prueba de este proyecto, este será el primer
intento por incorporar el producto autocompactable a sus operaciones.
En este sentido, conviene señalar algunos aspectos importantes
a considerar acerca de cómo prepararse de mejor manera para incorporar
concreto autocompactable en las operación de concreto premezclado.
El dosificar concreto autocompactable en una operación de concreto
premezclado en una mezcladora central no debe requerir demasiados cambios
especiales respecto a los procedimientos normales. Muchos productores
han reportado que en el proceso de preparación del concreto autocompactable,
con frecuencia armonizan bien sus procedimientos estándares de
operación.
Recientemente, Alberto Casiano, gerente de servicios técnicos
para Empresas Master, un productor en Toa Baja, en Puerto Rico, presentó
un estudio en una convención del Instituto Americano del Concreto
sobre este tema.
Casiano describió el esfuerzo de su compañía por
proveer concreto autocompactable para el edificio de Estudios Generales
de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras, para una nueva escuela.
El concreto autocompactable fue colado en moldes que contenían
forros. Cuando se desmoldaron, se convirtieron en los elementos arquitectónicos
clave de esta estructura.
Casiano dijo al grupo que él hizo un esfuerzo concertado para
desarrollar suficientes comunicaciones con el contratista general. Al
respecto, señaló: “Queríamos estar seguros
de que el contratista sabía sobre las propiedades del concreto
fresco del concreto autocompactable, que había adaptado sus procedimientos
de colado para satisfacer estas propiedades, y de que estaba consciente
del programa total de control de calidad que habíamos puesto
en el lugar para el proyecto”.
Cuando la producción a gran escala estaba por empezar, Casiano
revisó las operaciones de su planta. Para minimizar los problemas
potenciales, trabajó con su equipo de producción y revisó
los procedimientos
de operación de su compañía. Enfocó estos
esfuerzos en dos áreas principales: materiales y operaciones.
Materiales
• Establecer pilas separadas tanto para los agregados gruesos
como los finos que serán usados en mezcla para concreto autocompactable.
• Inspeccionar aquellas pilas diariamente, buscando cualquier
degradación, contaminación, u otros cambios.
• Establecer programas de muestreos semanales de los agregados
gruesos y finos, llevando a cabo análisis de granulometría.
• Retener una porción de las muestras semanales para posteriores
comparaciones.
• Hacer pruebas semanales para los materiales orgánicos
en los agregados finos, usando ASTM C 40.
• Si el concreto autocompactable ha de ser bombeado, monitorear
el proceso de pre-humedecido del agregado grueso para asegurar que está
adecuadamente saturado.
Operaciones
• Instalar un amperímetro en la mezcladora de la planta,
y hacer que un electricista calificado lo calibre.
• Una vez calibrado, establecer la lectura de objetivo que represente
la terminación del proceso de mezclado.
• Calibrar todas las sondas de humedad; registrar todas las lecturas.
• Verificar la mezcladora y el tambor del camión para ver
cualquier sobra de concreto o agua de lavado.
• Una vez que el concreto autocompactable está en la mezcladora
del camión, permitir al chofer suficiente tiempo de mezclado,
quizás hasta cinco minutos, para establecer una mezcla
homogénea.
• Exigir una inspección visual de la mezcla en el tambor,
ya sea por el chofer o por un técnico de control de calidad.
• Llevar a cabo una prueba de extensión (flujo por revenimiento)
en cualquier otra carga. • Volver a verificar la prueba de extensión
en el sitio de la obra en cada otra carga.
• Llevar a cabo verificaciones de la prueba de extensión
y aéreas, calcular el peso unitario, y preparar cilindros de
prueba de la porción media de las cargas aleatorias en el colado
de cada día.
• Establecer un procedimiento escrito sobre cómo remezclar
una carga de concreto autocompactable usando el reductor de agua de
alto rango apropiado o los aditivos que mejoran la viscosidad en el
sitio de la obra.
Referencia: The Concrete Producer, diciembre
de 2007.
BLOQUES DE CONCRETO
Guía de calidad para fabricantes de bloques de
concreto 2a parte.
En la anterior edición se dieron algunos consejos para incrementar
la calidad de los productos de mampostería, mencionándose
acerca de la importancia de contar con un estricto Programa o Guía
de Calidad. En esta ocasión cerramos el tema hablando de los
diseños de la mezcla, de la combinación de agregados,
así como de la importancia del uso de pigmentos, entre otras
puntos.
La calidad y consistencia de las materias primas usadas en la fabricación
del concreto son extremadamente importantes. Los materiales deben de
satisfacer los estándares relevantes, tales como el ASTM. Pero
más que simplemente recibir una calificación aprobatoria,
los productores deben optar por materiales que se desempeñen
bien en el proceso y ambiente de fabricación de la planta.
El proveedor de materiales debe de ser confiable. Es importante monitorear
regularmente la calidad de todos los materiales. Es mucho mejor darse
cuenta de los problemas potenciales o hacer ajustes de diseño
antes de fabricar unidades de calidad cuestionables o pobres. El cemento
es el aglomerante que mantiene unidas las cosas. Tal como se especifica
en la Sección 4 de la ASTM C 90, C 936, y C 1372, los materiales
cementantes deben de satisfacer los requisitos mínimos de la
ASTM C 150, C 150 modificada, C 595, o C 1157.
Para propósitos de calidad, el cemento debe ser consistente en
el color, y tener un buen registro de desempeño a través
del tiempo. El contenido cementante de los diseños de mezclas
de concreto de mampostería varía por región, materiales,
equipo, y tipo de producto. A continuación tenemos algunos productos
y contenido de cemento típicos (en porcentaje por peso):
Bloque de mampostería de concreto gris estándar 9-10%
Bloque arquitectónico (con frecuencia de cara estriada) 11-12%
Bloques de muros de retención por segmentos 11-14 % (13-14%,
aplicaciones en congelación/ deshielo).
Los agregados deben de satisfacer los requisitos de ASTM C 36 (peso
normal), ASTM C 331 (peso ligero), o haber comprobado que proporcionen
desempeño mínimo y características deseadas en
el producto final. Con frecuencia, un productor puede elegir de entre
varios tipos de agregados disponibles regionalmente. Estos agregados
pueden variar respecto a la resistencia, dureza, densidad, absorción,
granulometría,
forma de partícula y color. Aunque es importante comprar el
agregado apropiado, los productores también deben de revisar
cualquiera de los procedimientos especiales para manejarlos, a fin de
mantener la consistencia. El apilamiento, el transporte en camiones,
e inclusive el transporte de materiales, pueden causar degradación.
Es extremadamente importante evitar procesos que creen un déficit
extra de material en la malla 200.
Los diseños de mezclas con frecuencia utilizan una mezcla de
agregado mucho más fino que el concreto premezclado. Con el área
superficial adicional, la pasta de cemento es más pobre. Así
pues, los cambios en la granulometría pueden afectar significativamente
la apariencia y el desempeño del producto final.
Muchos productores optan por combinar de tres a cinco agregados diferentes
en sus diseños de mezclas. Mientras más agregados sean
combinados, menos significativos serán los cambios en los agregados
individuales que influirán en el desempeño. Asegúrese
de que haya un procedimiento que monitoree regularmente las granulometrías
individuales y granulometrías compuestas para mantener la consistencia
en la producción y el desempeño. Además, revise
de qué manera la operación monitorea la humedad del agregado,
especialmente con el agregado ligero.
El agua debe ser potable y distribuida con precisión en el contenedor
de mezclado. Aun cuando estas mezclas de concreto parezcan muy secas,
las relaciones de agua/cemento son similares a los diseños típicos
de premezclado (0.35 – 0.50).
El uso de pigmentos en la mampostería de concreto se ha incrementado
a través de los años. La producción de bloques
con color ha excedido los bloques gris estándar en algunos mercados.
Los pigmentos vienen en tres formas: polvos de materia prima, granulados
y líquidos. El más común para el mercado es el
granulado. Muchos grandes productores usan sistemas automatizados. Aunque
la calidad del pigmento, tal como la fuerza de coloración y la
distribución de tamaños de partículas, es extremadamente
importante, varios otros factores también afectarán el
color final del producto.
Referencia: The Concrete Producer, diciembre
de 2007.