Métodos Prácticos de Diseño y Construcción de RCCP

MÉTODOS PRÁCTICOS Y CONSTRUCCIÓN DE

RCCP: EXPERIENCIAS EN PUERTO RICO

Benjamín Colucci Ríos, PhD, PE, PTOE, FITE, API, JD

Seminario de la Beca Dr. Ramón L. Carrasquillo

Nuevas Tecnologías para la Optimización de la Construcción

Jueves, 9 de octubre de 2014

Colegio de Ingenieros y Agrimensores de Puerto Rico

American Concrete Institute (ACI): Puerto Rico Chapter

¡Buenas Tardes!

Objetivos

• Familiarizar a los participantes con la tecnología de RCCP:• Trasfondo histórico

• Propiedades ingenieriles

• Especificación Provisional (SP 974)

• Beneficios

• Presentar los hallazgos del desempeño de los primeros experimentos de construcción de RCCP llevados a cabo en el carril de la AMA, área industrial y estacionamiento en Puerto Rico.

Diseño de Mezclas de RCC:

Un Balance de Intereses

Consistencia Rígida

(Estabilidad durante

la compactación con

rolo vibratorio)

Suficiente Humedad

(Permitir el mezclado

adecuado y

distribución de la

pasta sin segregación)

El Problema Eterno en Puerto Rico

PARTE IDefinición,Trasfondo Histórico y Características de

Definición de RCCP

• Pavimento de Hormigón Compactado con Rolo (RCCP, por sus siglas en inglés) es una tecnología para pavimento nuevo y rehabilitación.• El nombre surge debido a la

utilización de un rolo vibratorio pesado para compactar pavimento de hormigón.

• Propiedades similares de resistencia y durabilidad, al pavimento de hormigón convencional, pero diferente dosificación de sus constituyentes.

Trasfondo Histórico RCCP

• Canadá (1970)• Industria Maderera (Logging

Industry), carreteras de acceso y parques industriales

• Estados Unidos• Facilidades intermodales

• Zonas portuarias

• Carreteras de tráfico moderado y pesado (Texas, Carolina del Sur, Ohio e Indiana)

• Paseos carreteras Interestatales (Georgia)

• México• Carreteras intermunicipales

con magnitud de carga pesada

Características de RCCP

• Mezcla de graduación densa (Well graded)

• Cero asentamiento (zeroslump), con una consistencia similar a una grava húmeda (Damp Gravel)

• % mayor de agregado fino (para mejorar el confinamiento y consolidación de la mezcla) que hormigón convencional

• RCC en su estado fresco es más rígido que el hormigón convencional típico de cero asentamiento

• Densidad máxima de 151.25 lb/pies3

Espesor de la Capa de RCC (SP 974)

• Máximo 10” por capa (lift thickness)

• Espesor mayor de 10” se colocará en dos capas

• Ninguna capa será menor de cuatro veces el tamaño

máximo nominal de los agregados (NMAS)

Consideraciones Críticas: Densidad (SP 974)In-Place Compaction (IPC)

Equipo

• Pavimentadora con

una planchuela/regla

(screed) de alta

densidad

• Rolos/Aplanadoras

• Camión de tumba para

transportar la mezcla

(Dump Truck)

Comparación con pavimento de hormigón

convencional• RCCP No requiere:

• Formaleta

• Pasadores lisos (dowels)

• Refuerzo estructural

• Corte de juntas:

• De ser requerido el espaciamiento de las juntas transversales es mayor

al de pavimento convencional. (25 a 30 pies)

Beneficios de RCCP

• Tiene una resistencia y durabilidad similar al hormigón convencional

• Se abre la via mas rápido al flujo vehicular en comparación con pavimento asfáltico

• Es costo de colocación, compactación y operación de RCCP basado en análisis de ciclo de vida de pavimento en un periodo de 40 años es menor que el pavimento asfáltico convencional.

• Puede satisfacer los requisitos de suavidad y uniformidad (“ride quality”) con un tratamiento de “diamond grinding” o equivalente.

• Provee mayor reflectividad solar que pavimento asfáltico.

• Mitiga el efecto de calentamiento urbano.

• Requiere menos iluminación en áreas urbanas que pavimento asfáltico.

Ensayos de Resistencia en RCCP (SP 974)

Resistencia a Compresión del Hormigón a 24 horas, 28 días y Contenido

Máximo del Componente Cementante para Diferentes Mezclas de RCC

Problemas / Limitaciones

• Bolsillos de depresión aislados se pueden observar en la superficie si

no se satisfice los requerimientos de densidad máxima y uso

inadecuado del rolo, crea un potencial de peligro por la posible

acumulación de agua en esas depresiones superficiales.

• Las depresiones aisladas afectan la efectividad del “Diamond

Grinding”, textura no uniforme, que puede afectar las características

friccionantes.

Inclemencias del tiempo (SP 974-4.07)

• Precauciones especiales deberán tomarse para minimizar la pérdida

de humedad debido a la evaporación.

• Periodos de altas temperaturas

• Condiciones ventosas

• Precauciones incluyen:

• Rociar con agua los agregados

• Proveer toldo a los camiones de tumba en acarreo

• Reducir el tiempo disponible entre mezclado y la compactación final

• La mezcla RCC solamente podrá colocarse cuando cualquier

combinación de temperatura ambiente, humedad relativa,

temperatura de hormigón y velocidad del viento, resulte en una razón

de evaporación menor o igual a 0.2 lbs./ft2/hr para hormigones con

contenido de material cementicio menor de 564 lbs./yd3

PARTE IIComponentes Proceso de Diseño

Componentes principales de RCC

• Diseño de mezcla

• Producción de mezcla

• Colocación

• Compactación

• Construcción de Junta

• Curado

• Textura superficial

(“Diamond Grinding”)

Basic Ingredients of RCC

Agregados

Controlar el contenido de humedad de los

agregados

Consistencia de la mezcla RCC (Damp Gravel)

Proceso de Roleo RCCP

Central Plant Mix Pug Mill

Proceso de Roleo RCCP

Sistema de Distribución de la Mezcla

RCCP con el Gusano (AUGER)

NOTA: Observese cuan seca está la mezcla en esta etapa del proceso

High Density Pavers (Pavimentadora)

Vogele 1800 with a AB600-TP2

Proceso de Mezclado

Equipos utilizados para el proceso de

colocación y compactación de RCCP

Compactadora

Compactación de RCCP

Efectuar Ensayo de Densidad (Nuclear

Density Gauge)

Curado de RCCP

Curado de RCCP (cont.)

Construcción de Junta

Superficie Terminada

PARTE IIIProyecto Experimental en

Puerto Rico

Proyecto Carril Exclusivo Autoridad

Metropolitana de Autobuses (AMA)• Tamaño de Proyecto: 200 m2

• Método de construcción:

• Remoción de mezcla asfáltica

inestable

• Acondicionar la base

• Colocación de 8’’ de RCCP

• Curado

• Fresado con diamante (“Diamond

Grinding”)*

*Ensayos de control de calidad y

aceptación conforme a la

especificación (SP 974).

Fuente: CEMEX, Puerto Rico

Sábado 10:00 PM

Proyecto Carril Exclusivo Autoridad

Metropolitana de Autobuses (AMA) cont.

Domingo, madrugada – superficie de material con curado

Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario y al Ing. Julián A. Motta

CEMEX, Puerto Rico

Carril Exclusivo Autoridad Metropolitana de Autobuses

(AMA) – Ave. Ponce de León, PR-25

8.0” de RCC Colocadas sobre subrasante compactada aprox. 2,000 m2 ejecutados a la fecha

Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario

CEMEX, Puerto Rico

Facilidad Industrial de Tanques de Fluidos:

Flexitank Depot

• Recibe diariamente

alrededor de 50 tanques

de fluidos

• Carga máxima: 150

toneladas.

Condición del pavimento en la facilidad

industrial antes de aplicar RCCP

CEMEX, Puerto Rico

Flexitank Depot• En el 2012 se propuso el

siguiente diseño estructural:• Pavimento de concreto: 8”

• Base granular A-1-a: 36”

• Nota: El dueño encontró que eldiseño propuesto era muy costoso.

• Diseño finalmente construido enel 2012:• Capa superior: Asfalto reciclado

• Base granular A-1-a: 12”

• En el 2013, debido a lamagnitud de las cargas pesadasy el deficiente desempeño delpavimento, el dueño consideranuevamente el diseño conRCCP.

CEMEX, Puerto Rico

Flexitank Depot• Tamaño de Proyecto: 5,600 m2

• Presupuesto: $363,000.00

• RCC: 1120 m3

• Base: 840 m3

• Equipos:• Pavimentadora - Vogele 1800 with a

AB600-TP2

• Aplandora - 12 ton Hamm Double

Drum Roller

CEMEX, Puerto Rico

Estacionamiento Facilidad Privada Comercial

• Tipo de Pavimento: 1.5”de mezcla asfáltica en lasuperficie, sobre 4” RCCPen la base, sobre rellenocompactado

• Tamaño de Proyecto:6,595 m2

• Costo Unitario:$21.00/m2

• RCC: 670 m3

• Equipos:• Pavimentadora - Vogele

1800 with a AB600-TP2• Aplandora - 12 ton Hamm

Double Drum Roller

CEMEX, Puerto Rico

Olive Garden & Famous Dave Site, Bayamón, PR

Estacionamiento Facilidad Privada Comercial

CEMEX, Puerto Rico

Olive Garden & Famous Dave Site, Bayamón, PR

Conclusión

• En un análisis del costo de vida del pavimento (LCCP), la tecnología RCCP es costo efectivo para carreteras nuevas y rehabilitación.

• Su alta resistencia y durabilidad minimiza el potencial de gastos de mantenimiento durante el ciclo de vida.

• Ambientalmente amigable.

• La sobrecarga en los vehículos pesados que transitan en las vías públicas en la Isla lo hacen el RCCP una alternativa viable.

• Su aplicación en zonas portuarias y estacionamientos es costo efectiva.

• Los controles de humedad y densidad son críticos para tener un buen producto.

• La terminación con “Diamond Grinding” o equivalente atiende los requisitos de suavidad y uniformidad que se requieren para las carreteras de primer orden.

Agradecimientos

• Ing. Arturo Rosario• Cemex Corporativo

• Ing. Julián Alberto Motta• Cemex Corporativo

• Ing. José Miguel López• Director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

• Ing. Miguel A. Estrella• Sub-director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

¡Muchas Gracias por la Oportunidad!

PARTE IVSPECIAL PROVISION 974 -ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT

Autoridad de Carreteras y Transportación (ACT)

SPECIAL PROVISION 974:

ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT

SPECIAL PROVISION 974 -

974-2 MATERIALS (CONT.)

974-3 SAMPLING AND TESTING

974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.)

974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS

974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.)

Conclusión

• En un análisis del costo de vida del pavimento (LCCP), la tecnología RCCP es costo efectivo para carreteras nuevas y rehabilitación.

• Su alta resistencia y durabilidad minimiza el potencial de gastos de mantenimiento durante el ciclo de vida.

• Ambientalmente amigable.

• La sobrecarga en los vehículos pesados que transitan en las vías públicas en la Isla lo hacen el RCCP una alternativa viable.

• Su aplicación en zonas portuarias y estacionamientos es costo efectiva.

• Los controles de humedad y densidad son críticos para tener un buen producto.

• La terminación con “Diamond Grinding” o equivalente atiende los requisitos de suavidad y uniformidad que se requieren para las carreteras de primer orden.

Agradecimientos

• Ing. Arturo Rosario• Cemex Corporativo

• Ing. Julián Alberto Motta• Cemex Corporativo

• Ing. José Miguel López• Director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

• Ing. Miguel A. Estrella• Sub-director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

¡Muchas Gracias por la Oportunidad!

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