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INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN

MAESTRA EN ADMINISTRACIN DE LA CONSTRUCCIN

RECONSTRUCCIN DE PAVIMENTOS COMPACTADOS CON RODILLOS.

CASO CARRETERA CD. VALLES - TAMPICO

T E S I S

Q U E P A R A O B T E N E R E L G R A D O DE

MAESTRO EN ADMINISTRACIN DE LA

CONSTRUCCIN

P R E S E N T A :

ING. OSCAR RSETE JARILLO

DIRIGIDO POR: DR. JESS HUGO MEZA PUESTO

ESTUDIOS CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL. POR LA SECRETARA DE EDUCACIN PBLICA. CONFORME EL ACUERDO No.

00954061, DE FECHA 7 DE MARZO DE 1995

XALAPA, VER. JUNIO 2003

ll

D E D I C A T O R A :

Primeramente a mis Padres: Sr. Rene Rsete Galindo. (T )

Porque siempre me inculc el deseo de superacin, estuvo orgulloso de m y lo estara ahora, a quien le debo lo que soy.

Sra. Ruth Jarillo de Rsete. Porque a ella debo la vida y ha sido una excelente madre,

suegra y abuela. Gracias por su amor y cario.

A mi esposa Sra. Juana Mar Valdez.

Por el amor y comprensin de estos aos, porque su apoyo me ha permitido alcanzar mis metas.

A mis hijos: Osear Alejandro

Para que se sienta orgulloso de m as como lo estoy de l y del futuro que podr lograr basndose en empeo y dedicacin.

Laura Christell Porque siempre ser mi nia, con mucho cario.

A mis hermanos: Arely, Jorge, Olga y Javier

Por ser mi primera familia, con el deseo de que sigamos unidos.

vi

A G R A D E C M I E N T O S:

A mis maestros del Instituto Tecnolgico de la Construccin, porque nos dedicaron su tiempo y conocimientos en nuestra formacin enriquecindola con su invaluable experiencia.

En especial al Dr. Jess Hugo Meza Puesto, quien con inmensa paciencia colabor en la revisin de este trabajo.

Al Instituto Mexicano del Transporte y a la Secretara de Comunicaciones y Transportes, por que me brindaron la oportunidad de obtener un postgrado.

Al Ing. Gustavo Welsh Castillo, Ing. Jaime Yamada Hurtado e Ing. Jorge Ral Aguilar Villegas, porque me dieron todas las facilidades e incondicional apoyo, sin el cual hubiera sido muy difcil poder culminar mis estudios.

Especialmente al M. en I. Toms A. Ibarra Garca, quin siempre me anim para que me titulara. Mi asesor no oficial y amigo.

Vil


RESUMEN

El trabajo de investigacin se desarrolla en tres partes, la primera de tres captulos, de uno la segunda y uno la ltima. La primera se basa en consultar la bibliografa existente, libros de texto y especializados, tesis de licenciatura y maestra, de 11 a 2 aos de antigedad, artculos, conferencias y memorias tcnicas, especificaciones y normas oficiales, as como de las diversas direcciones electrnicas en la Internet, sobre temas especializados de las asociaciones del cemento y de empresas que se dedican a la construccin y aplicacin del CCR.

Se inicia definiendo los conceptos bsicos de un pavimento y describiendo los elementos mas importantes y de uso frecuente en este trabajo; de los elementos del concreto hidrulico y sus caractersticas para pasar a definir lo que es un CCR, los elementos que lo componen, el equipo de construccin recomendado para obtener resultados satisfactorios y los cuidados que se deben de tener, desde el diseo hasta su ejecucin y/o construccin.

Con el fin de dirigir el trabajo de investigacin bibliogrfico, se hace uso de una encuesta dirigida a especialistas en el rea de carreteras, con el fin de obtener informacin encaminada a conocer y evaluar qu tan conocida es sta tcnica de CCR en la reconstruccin de pavimentos, conocer cuales son los conceptos o procedimientos que menos se conocen y tratar de investigar y obtener esas respuestas.

La segunda parte es una recopilacin d l a informacin obtenida en una obra real, tratando de que esta informacin responda algunas preguntas o dudas que existen entre las personas encuestadas, con el fin de llegar a conocer con mayor precisin un pavimento CCR, en la que se aplican los conceptos tericos enumerados en la primera parte del trabajo, de ah su importancia.

La ltima parte trata de los distintos costos (construccin, mantenimiento y operacin), aplicados a la reconstruccin de una carretera mediante esta tcnica de CCR, haciendo la comparacin de los costos entre esta tcnica -pavimento rgido-, y una reconstruccin del pavimento de estructura flexible -pavimento asfltico-.

INC. OSCAR RSETE JARILLO VIII


N D I C E Pgina

RESUMEN VIII

INTRODUCCIN XII

CAPTULO! PAVIMENTOS 1

Introduccin capitular 1

Objetivo capitular 2

1.1 Generalidades 2

1.2 Definicin de Pavimento 4 1.2.1. Velocidad de operacin 5 1.2.2. Velocidad de proyecto 5 1.2.3. Nivel de servicio 6

1.3 Clasificacin de Pavimentos 7 1.3.1. Pavimento flexible 7 1.3.2. Pavimento rgido 8

1.4 Mantenimiento de Pavimentos 11 1.4.1. Mantenimiento rutinario 13 1.4.2. Mantenimiento peridico 14 1.4.3. Reconstruccin 16

Conclusin capitular 17

CAPTULO 2 CONCRETO HIDRULICO 20



2.1 Definicin de concreto hidrulico 21 2.1.1. Cemento Portland 22 2.1.2. Agregados para Concreto 25 2.1.3. Agua para Concreto 27

ING. OSCAR RSETE JARILLO VIII


2.1.4. Aditivos 29 2.1.5. Resistencia a la compresin 29 2.1.6. Resistencia a la flexin 30 2.1.7. Efecto de la relacin agua/ cemento 30 2.1.8. Compactacin del concreto 33 2.1.9. Curado del concreto 34 2.1.10. Control de agrietamientos 35


CAPTULO 3 CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS. CCR 39



3.1. Definicin 40 3.1.1. Antecedentes 40 3.1.2. Presas de CCR 42

3.1.2.1. Propiedades importantes del CCR 44 3.1.2.2. En estado fresco 44 3.1.2.3. En estado endurecido 45 3.1.2.4. Propiedades mecnicas y trmicas 46

3.1.2.4.1. Compresin 46 3.1.2.4.2. Traccin 46 3.1.2.4.3. Corte 46 3.1.2.4.4. Cedencia 47 3.1.2.4.5. Deformacin 47 3.1.2.4.6. Calor especfico 47 3.1.2.4.7. Cargas dinmicas 47

3.1.3. Pavimentos de CCR 48

3.2. Produccin 51 3.2.1. Transporte 52 3.2.2. Colocacin 52 3.2.3. Compactacin 52 3.2.4. Curado 54 3.2.5. Juntas 55

3.3. Control de Calidad 56


ING. OSCAR RSETE JARILLO IX


CAPTULO 4 CASO REAL "CARRETERA CD. VALLES-TAMPICO" 59



4.1. Antecedentes 60 4.1.1. Proyecto 61 4.1.2. Trabajos por ejecutar 61 4.1.3. Especificaciones particulares 65

4.2. Materiales Utilizados 68 4.2.1 Material recuperado 68 4.2.2 Material de recargue 69 4.2.3 Cemento Portland 69

4.3. Proporcionamiento 70

4.4. Equipo de construccin empleado 71

4.5. Curado 71

4.6. Pruebas de Laboratorio 71

4.7. Densmetro nuclear 72

4.8. Juntas de Control 74

4.9. Comportamiento 74


CAPTULO 5 COSTOS 76



5.1. Costo inicial o de construccin 76

5.2. Costo de mantenimiento 79

5.3. Costo de operacin 79

5.4. Comparacin de costos 82

ING OSCAR RSETE .(ARILLO X



CONCLUSIONES 85

RECOMENDACIONES 88

BIBLIOGRAFA 89

ANEXO A 92

ANEXO B 101

ANEXO C 112

APNDICE I 115

ING. OSCAR RSETE JARILLO XI


INTRODUCCIN

Problemtica

La importancia de conservar en buen estado la infraestructura carretera de una

nacin, para evitar su deterioro, es la necesidad que se tiene del transporte de un lugar

a otro, tanto de personas como de materias primas y productos elaborados, que

satisfagan las necesidades de sus habitantes, por lo que al brindar comodidad,

economa y seguridad a los usuarios que transitan por ellas a una velocidad razonable,

justificar los recursos econmicos que se destinen para este fin.

Por el contrario, los caminos en mal estado generan malestar, incomodidad y

prdidas en el tiempo empleado durante el recorrido, as como incrementos a los costos

por mantenimiento y reparaciones de los vehculos (costos de operacin), incluso el

usuario se llega a cuestionar la eficiencia de las dependencias que tienen bajo su

responsabilidad la conservacin de estas vas de comunicacin y la correcta aplicacin

del presupuesto que se le asigna.

Entonces, sin ser un especialista en carreteras o en administracin de

pavimentos, cualquier conductor har una estimacin de la calidad de ese camino y de

los recursos invertidos en el mismo, dependiendo d l a velocidad a la que l pueda

operar y la sensacin de comodidad que perciba.

Con motivo de los yacimientos petroleros que se encontraron en nuestro pas y

que le han permitido pertenecer al grupo de los pases productores y exportadores de

petrleo, se generaliz la idea de que el construir pavimentos flexibles (pavimentos

asflticos) era ms econmico, en comparacin con otros pases que carecen de estos

recursos petroleros.

ING OSCAR RSETE JARILLO XII


Sin embargo, se ha podido comprobar con el paso de los aos que los

pavimentos asflticos tienen una menor vida til comparados con los pavimentos de

concreto hidrulico, con la desventaja de que estos ltimos tienen un costo de

construccin superior (inversin inicial), pero con costos de mantenimiento distintos

entre s.

Al poner en operacin un camino y circular los vehculos por ellos comienza su

deterioro, producto del volumen de transito y del peso de los mismos, algunos de ellos

con cargas superiores a las de proyecto, e igualmente por la accin de los agentes

meteorolgicos, como son la lluvia, la temperatura y los rayos ultravioleta del sol que

empiezan a degradar y envejecer el asfalto, disminuyndole sus propiedades elsticas.

Por lo que el contar con caminos con niveles de servicio aceptables, que tengan

una mayor resistencia al trfico y las cargas que circulen por ellos, as como mayor

durabilidad y que, al mismo tiempo, disminuyan los costos de mantenimiento durante su

vida til, permitir que los costos de operacin disminuyan en beneficio de los usuarios

y de la economa del pas.

Justificacin

Tener elementos que ayuden a decidir sobre cual tcnica se debe utilizar en la

reconstruccin d e p avimentos e s d e s urna i importancia y a q ue c on e sto s e t endr I a

seguridad de que los recursos financieros han sido invertidos correcta y acertadamente.

En el grupo de pavimentos de concreto hidrulico, se tiene la tcnica de

pavimentos compactados con rodillo, (CCR), con la que se pueden construir o

reconstruir carreteras, calles y patios intermodales de terminales martimas, con la

posibilidad de poder obtener la resistencia que se necesite, segn se haya proyectado.

ING. OSCAR RSETE JARILLO XIII


Sin embargo, no se tiene mucha experiencia sobre estos trabajos en nuestro

pas y al tener la oportunidad de obtener informacin de los trabajos de reconstruccin

que se han ejecutado en la carretera: Cd. Valles-Tampico, nos ofrece la posibilidad de

recopilar esta informacin y ponerla a disposicin de las personas interesadas o que

participan en la planeacin de la reconstruccin de carreteras.

Nuestro p ais d ebe mirar h acia e I futuro y d e v tal i mportancia s era contar con

carreteras cmodas, seguras, durables y econmicas que contribuyan al progreso que

todos anhelamos.

Objetivo General

El objetivo de este trabajo de investigacin es el de definir qu es el pavimento

de concreto compactado con rodillos o CCR y demostrar que bajo ciertas condiciones

puede ser una alternativa ventajosa que puede ser adecuada tcnica y

econmicamente en la reconstruccin de pavimentos, lo que podra ayudar a un uso

ms frecuente del mismo.

Al desarrollarlo se espera contestar las siguientes preguntas:

Por qu se va a realizar la investigacin?

Porque sta tcnica no es muy comn en la reconstruccin de carreteras, y se

tienen nociones de que puede ser ms durable y resistente comparado con un

pavimento flexible o asfltico.

Para qu?

INC. OSCAR RSETE JARILLO XIV


Para poder conocer el marco terico, las caractersticas, los procedimientos

constructivos y los requerimientos de maquinaria, materiales y control de calidad

necesarios para obtener los resultados esperados.

Para quin?

Este trabajo est dirigido a todas las personas interesadas sobre el tema, pero

especialmente a aquellas que intervienen en la planeacin de la reconstruccin de

carreteras que deciden cul tcnica ser utilizada en las diferentes obras, y a quienes

participen en la supervisin y ejecucin de esta reconstruccin.

Cmo?

Mediante la investigacin en libros de texto, tesis de licenciatura y maestra,

revistas especializadas, normas tcnicas y en la Internet, donde se tratar de dar

respuesta a las dudas resultantes de la encuesta aplicada a especialistas en carreteras.

Hiptesis

En algunas regiones no se cuenta con agregados ptreos, por ejemplo el sur del

estado de Veracruz, el Estado de Tabasco, norte de Veracruz y sur de Tamaulipas, los

materiales ptreos tienen que acarrearse de grandes distancias, lo que incrementa el

costo de reconstruccin de los caminos, ante esta situacin se plantea una primera

hiptesis:

Ante la escasez de agregados ptreos, es recomendable el uso de CCR en la

reconstruccin de carreteras mediante la recuperacin de pavimentos.

Tradicionalmente en nuestro pas se ha utilizado el residuo de la refinacin del

petrleo (cemento asfltico) en la construccin y reconstruccin de pavimentos, sin

embargo, se ha podido comprobar que no se logra la vida til esperada, en virtud del

intemperismo, oxidacin y envejecimiento del asfalto.

INC. OSCAR RSETE JARILLO XV


Se tiene la experiencia de que los pavimentos de concreto hidrulico son ms

resistentes y durables y que requieren menos mantenimiento, dentro de este grupo se

encuentra el CCR, que no requiere de equipo especial de construccin, dicho de otro

modo, se puede utilizar el equipo de pavimentacin asfltico con que cuentan las

empresas dedicadas a caminos, por lo que se plantea una segunda hiptesis:

Parece ser que los pavimentos reconstruidos mediante CCR son ms durables.

ING OSCAR RSETE JARILLO XVI


CAPTULO 1

PAVIMENTOS

Introduccin capitular

Las vas de comunicacin se construyen con el fin de comunicar y facilitar el transito de

personas y mercancas de diferentes regiones. En el caso de las carreteras, se puede

dividir en tres categoras en funcin de su operacin, de funcin social, de penetracin

econmica y para zonas en pleno desarrollo.

Un camino bien proyectado debe poseer armona interna; los automovilistas deben ver

adelante las lneas y tener, a los lados, una visin clara del paisaje, el diseo debe

adoptar ciertos criterios de resistencia, seguridad y uniformidad.

Se llama pavimento al conjunto de capas construidas con materiales de calidad para

soportar las cargas de los vehculos que transitan sobre l, transmitindolas a las

terraceras sin que se presenten deformaciones permanentes.

El nivel de servicio es el elemento de un pavimento que cualquier usuario, an sin ser

experto en carreteras, determina ya sea en forma de crtica o satisfaccin, dependiendo

de la sensacin de seguridad y confort que haya percibido al transitar por l.

De acuerdo con la estructura del pavimento se pueden clasificar en: pavimentos

flexibles o asflticos y pavimentos rgidos o de concreto hidrulico, en este sentido, su

principal diferencia radica en la forma de transmisin de las cargas que circulan sobre

l, ya que los pavimentos flexibles transmiten a las capas inferiores los esfuerzos que

reciben y los rgidos los absorben y distribuyen sobre un rea ms grande.

Independientemente de la importancia del camino en operacin o del transito que

circule por l, todos los pavimentos deben de conservarse con el fin de prolongar su

ING. OSCAR RSETE JARILLO 1


vida til y de servicio, manteniendo las condiciones de seguridad y comodidad del

usuario.

Por ser escasos los recursos disponibles para atender este mantenimiento necesario,

los trabajos debern ejecutarse cumpliendo con el proyecto y calidad especificadas, a

fin de optimizar los presupuestos disponibles frente a una necesidad cada vez mayor.

En funcin de su periodicidad y del monto de inversin, el mantenimiento se puede

dividir en: rutinario o constante, que se ejecuta todos los das del ao y su inversin es

mnima; peridico, con inversiones menores al costo de una reconstruccin total, cuyos

trabajos no modifican la capacidad estructural del camino y; reconstruccin, donde se

ejecutan trabajos con vida til de 10 a 15 aos que mejoran la estructura del pavimento

y, en consecuencia, son los trabajos de mantenimiento ms completos y costosos.

Objetivo capitular

Presentar los conceptos bsicos, los elementos ms importantes y la terminologa de un

pavimento utilizados en este trabajo de investigacin, lo que permitir una mayor

comprensin de los temas posteriores.

1.1 Generalidades

Las obras viales o vas de comunicacin ( calles y carreteras, aeropistas y vas

frreas) son formadas bsicamente por dos elementos: las terraceras y el pavimento.

De los cuales las terraceras son el conjunto de cortes y terraplenes de una obra vial,

ejecutados hasta la subrasante.

La carretera es un camino que se construye con especificaciones adecuadas

para el trnsito de vehculos automotores. Derivado de su operacin1 se pueden

establecer las siguientes categoras:



1) Carreteras de funcin social.

Son los caminos rurales o carreteras alimentadoras, en donde las consecuencias

de invertir en ellos se manifiestan principalmente en el campo social, aunque la zona

afectada sea de escasa potencialidad econmica pero con fuerte concentracin de

poblacin. All, la comunicacin permanente entraar un cambio decisivo en el modo

de vida. Invertir en estas obras se justifica al disminuir la marginacin y mejorar la

calidad de vida de los habitantes beneficiados.

2) Carreteras de penetracin econmica

Son las obras ubicadas en zonas potencialmente productivas donde el impacto

principal es la incorporacin al proceso de desarrollo general del pas. Son caminos que

propician la realizacin de inversiones en otros sectores y el rpido incremento de las

actividades econmicas y por lo tanto, la principal consecuencia ser el aumento de la

produccin, primero en las actividades primarias al aprovechar los recursos naturales

existentes y despus en las de transformacin y de servicios, generndose un ciclo

econmico.

3) Carreteras para zonas en pleno desarrollo.

Son aquellas ubicadas en una zona en la que ya existen vas para prestar el

servicio de transporte y las cuales se desea mejorar o sustituir, en razn de su

antigedad, estado fsico o de su capacidad.

El crecimiento econmico de un pas y su desarrollo, crean la necesidad de

mejorar la infraestructura existente de transporte, principalmente las carreteras

troncales en operacin o la construccin de otras nuevas que disminuyan distancias,

pendientes y grados de curvatura, traducindose en ahorros del tiempo utilizado en

desplazarse de un lugar a otro.



La consecuencia principal de su construccin ser la disminucin de los costos

de transporte que los usuarios tienen la necesidad de afrontar, debido a sus

actividades. Los beneficios directos cuantificables que aportan a la colectividad estas

obras, son los ahorros en costos de operacin de los vehculos y en tiempos de

recorrido de los usuarios y la supresin de prdidas motivadas por los posibles

congestionamientos, que se presentan al rebasar la capacidad del camino. Ejemplo de

lo anterior es la construccin de carreteras de cuatro carriles o autopistas (tipo A-4),

donde existan de solo dos carriles, o ferrrrodernizacin de las carreteras existentes"

mejorando sus caractersticas geomtricas (supercarretera tipo A2), con lo que se da un

impulso notable a las actividades econmicas de una zona o regin del pas.

1.2 Definicin de Pavimento

Para definir el pavimento y comprender su funcionamiento estructural, se toma la

establecida en las Normas de construccin e instalaciones de la Secretara de

Comunicaciones y Transportes donde se seala:

... capa o conjunto de capas comprendidas entre la subrasante y la superficie de rodamiento y cuya funcin principal es soportar las cargas rodantes y transmitirlas a las terraceras, distribuyndolas en tal forma que no se produzcan deformaciones perjudiciales en ellas.2

Por consiguiente, el pavimento tiene las siguientes funciones:

a) Proporcionar una superficie de rodamiento segura, cmoda y de

caractersticas permanentes ante las cargas del trnsito a lo largo del tiempo,

vida de diseo, o ciclo de vida. Durante este periodo debe haber tan slo algunas

acciones espordicas de conservacin o mantenimiento locates, de poca

magnitud en importancia y costo.

b) Resistir tas solicitaciones del trnsito previsto durante la vida de diseo, y

distribuir las presiones verticales ejercidas por las cargas, de tal forma que slo

ING OSCAR RSETE JARILLO 4


llegue a la capa subrasante una pequea fraccin compatible con su capacidad

de resistencia. Las deformaciones recuperables que se produzcan tanto en la

subrasante como en las diferentes capas del pavimento, debern ser admisibles

sin dejar de tomar en cuenta la repeticin de cargas y la resistencia a la fatiga de

los materiales.

c) Construir una estructura que resista los factores climatolgicos, como son

temperatura y agua, por ser los ms adversos en. el comportamiento del

pavimento y de los suelos de cimentacin.

1.2.1. Velocidad de operacin

La definicin que el Manual de Proyecto Geomtrico de Carreteras, de la extinta

Secretara de Asentamientos Humanos y Obras Pblicas, hace para la velocidad de

operacin es la siguiente:

Es la velocidad mxima a la cual los vehculos pueden circular en un tramo de un camino, bajo las condiciones prevalecientes del transito y bajo condiciones atmosfricas favorables, sin rebasar en ningn caso, la velocidad de proyecto del tramo.

1.2.2. Velocidad de proyecto

Existen varias definiciones para la velocidad de proyecto, una de las ms

frecuentemente utilizadas tomada del Manual de Proyecto Geomtrico de Carreteras,

es la siguiente:

Es la velocidad mxima a la cual los vehculos pueden circular con seguridad sobre un camino, y se utiliza para determinar los elementos geomtricos del mismo.

Esta velocidad es utilizada para proyectar el camino y en operacin es factible y

segura "cuando las condiciones atmosfricas y del trnsito son favorables."5 La

Velocidad de proyecto est en funcin del tipo de terreno que aloje al camino, es decir,

al relieve topogrfico y al volumen de transito por servir.



Es importante sealar que si la velocidad de operacin supera la velocidad de

proyecto de un tramo dado, disminuirn las condiciones de seguridad y se estar en

posibilidades de producirse algn accidente.

1.2.3. Nivel de servicio

El usuario al desplazarse por un camino, hace una calificacin del mismo

-- -- dependiendo de la comodidad y seguridad percibida o sea, califica el nivel de servicio

que tiene el tramo en cuestin, por lo tanto:

Nivel de Servicio es un trmino que denota un nmero de condiciones de operacin diferentes que pueden ocurrir en un carril o camino dado, cuando aloja varios volmenes de transito. Es una medida cualitativa del efecto de una serie de factores, entre las cuales se pueden citar: la velocidad, el tiempo de recorrido, las interrupciones del transito, la libertad de manejo, la seguridad, la comodidad y los costos de operacin.6

Este nivel puede variar en un rango muy amplio, dependiendo de las condiciones

fsicas de la superficie de rodamiento, de las condiciones ambientales, del volumen y la

composicin del trnsito. El volumen puede variar durante diferentes horas o durante

das de la semana, o ciertos periodos como en semana santa o das feriados. Tambin

puede ser diferente en diferentes puntos de un mismo tramo o variar de un carril a otro

para el mismo punto o sentido del flujo vehicular.

La Direccin General de Servicios Tcnicos de la Secretara de Comunicaciones

y Transportes, califica el estado superficial del pavimento mediante el ISA o ndice de

Servicio Actual, que es una evaluacin subjetiva de la superficie de rodamiento medida

cualitativamente, normalmente efectuada por un grupo de cinco personas que al

transitar en un mismo vehculo por un tramo le asignan un valor entre 1 y 5, segn sea

su percepcin del confort, de los cuales se obtiene un valor promedio. Los rangos del

ISA entre 1 y 5 tienen las siguientes condiciones superficiales:

ING. OSCAR RSETE JAR1LLO 6


VALOR

ISA

5

4 - 5

3 - 4

2 - 3

1 -2

0 - 1

0

CONDICIONES DE SUPERFICIE

DE RODAMIENTO

EXCELENTE

MUY BUENO

BUENO

REG-UfcAR-

MALO

MUY MALO

INTRANSITABLE

NIVEL DE RECHAZO

Tabla 1.1, Fuente: DGST.

1.3. Clasificacin de Pavimentos

Dependiendo de la estructura del pavimento estos se pueden clasificar en dos

tipos, a saber: pavimentos flexibles y pavimentos rgidos.

1.3.1. Pavimento flexible

Pavimentos formados, como se puede observar en la figura 1.1, por una sub-base

y/o base hidrulica o estabilizada, y una superficie de rodamiento, que puede ser: una

carpeta de riegos; una carpeta de mezcla asfltica elaborada en fro o en el lugar, o de

mezcla en caliente elaborada en planta, tambin llamadas de concreto asfltico,

pudiendo tener incluso adems un riego de sello aplicado sobre la superficie de la

carpeta.

ING. OSCAR RSETE JARILLO


Fuente: Dibujada en base a la experiencia del autor.

Esta serie de capas inicialmente estaban constituidas por materiales con una

resistencia a la deformacin decreciente conforme la profundidad, de modo anlogo a

la disminucin de las presiones transmitidas desde la superficie, como se puede

observar en la figura 1.3, donde se representa la presin producida por los neumticos

de un vehculo, transmitida a las terraceras por un pavimento flexible.

El aumento de las intensidades y nmero de aplicaciones de cargas, llev a les

denominados pavimentos rgidos, con capas tratadas o estabilizadas con cemento, o

con un espesor muy importante de mezclas asflticas como las denominadas "full

depth", con espesores del orden de 30 cm. Estos pavimentos suelen incluirse en el

grupo de los flexibles, debido a que tienen un pavimento asfltico anlogo, pero su

comportamiento es muy diferente con capas inferiores de igual o mayor rigidez que las

superiores, como en el caso de los pavimentos de seccin invertida.

1.3.2. Pavimento rgido

Se tienen referencias de que la primera franja de pavimento concreto hidrulico

fue construido completamente en el ao 1893,7 desde entonces, el concreto ha sido


INSTITUTO TECNOLGICO PE LA CONSTRUCCIN

utilizado extensamente para pavimentar carreteras y aeropuertos as como calles de

zonas residenciales y comerciales.

Como se observa en la figura 1.2, el pavimento rgido tpicamente est formado

por una base hidrulica o una sub-base y una losa de concreto hidrulico, pudiendo

tener o no un refuerzo de acero, en cuyo caso, normalmente se utiliza la malla electro

soldada.

Fuente: Dibujada en base a la experiencia del autor.

Los pavimentos rgidos constan de una losa de concreto hidrulico. Por su mayor

rigidez distribuyen las cargas verticales sobre un rea grande y con presiones muy

reducidas, como se representa en la figura 1.3. Salvo en bordes de losas y juntas sin

pasajuntas, las deflexiones o deformaciones elsticas son casi inapreciables. La losa se

apoyar en la capa subrasante, si sta es de buena calidad y el transito es ligero, o

bien, sobre una capa de material seleccionado, llamada sub-base. Esta capa no tiene

funciones estructurales, utilizndose como una superficie de apoyo, capa drenante,

plataforma de trabajo, etc., y formada por materiales granulares o bien estabilizada con

cemento Portland, o inclusive concreto pobre.


INSTITUTO TECNQLOGICD DE LA CONSTRUCCIN CNOLOGICIDE LA CONSTRI

B I B L I O T F C A FIGURA 1.3 DIFERENCIA ENTRE PAVIMENTOS RGIDOS Y FLEXIBLES

PAVIMENTO RGIDO PAVIMENTO FLEXIBLE

/.....

En el pavimento rgido, el concreto absorbe gran parte de los esfuerzos que se ejercen sobre el pavimento, mientras que en el pavimento flexible este esfuerzo es transmitido hacia las capas inferiores.

n -

Fuente: Pavimentos de hormign hidrulico.

Como producto terminado, los pavimentos de concreto hidrulico representan

una alternativa sumamente favorable en la construccin de carreteras si se comparan

contra sus similares de asfalto por su:9

Mejor comportamiento a largo plazo en cuanto a costos de operacin y

mantenimiento. Vase Tabla 1.2

La prueba AASHTO (American Association of State Highway and

Transportation Officials) demostr ampliamente el diferencial de

comportamiento entre los pavimentos de concreto hidrulico y los

asflticos, puesto que a igual nmero de aplicaciones de carga, el

comportamiento de los primeros result sumamente mejor que el de su

contraparte de asfalto.

Otras ventajas de los pavimentos de concreto hidrulico es su mejor

capacidad de reflectar la luz; lo que conlleva a un menor nmero de

accidentes. Tambin debido al diferencial de flexin entre la superficie de

concreto hidrulico y de asfalto, los consumos de combustible para los

vehculos pesados que circulan sobre pavimentos de concreto hidrulico

ING. OSCAR RSETE JARTLLO 10


son de alrededor del 20% menores que en los de asfalto y por ltimo su

mejor capacidad para soportar las cargas producidas por el trnsito, las

cuales consumen gran parte de la vida de un camino.

Mejoran las expectativas de obtener un punto de equilibrio entre el costo

inicial de construccin y el costo de operacin del transporte. Muchas

veces los ahorros mal entendidos en el costo inicial de construccin

conllevarn a mayores gastos de operacin y mantenimiento.

COMPARATIVO ASFALTO/ CONCRETO HIDRULICO

PAVIMENTO DE CONCRETO ASFLTICO

5

<

0 2 4 6 8 10 12 14

TIEMPO EN AOS

m

16 18 20

PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRULICO

I

6 8 10 12 14 16 18 20 TIEMPO EN ANOS

Tabla 1.2, Fuente: CEMEX

1.4 Mantenimiento de Pavimentos

De todos los elementos que forman un camino, la superficie de rodamiento es lo

que ms determina la posibilidad de un trnsito rpido, cmodo y seguro.

5

< Vi

~ i



Construidos los pavimentos, deben conservarse y operar para cumplir sus fines

de propiciar un ptimo transporte, manteniendo todas las condiciones de servicio en el

mejor nivel posible.

Siendo las carreteras la columna vertebral de la infraestructura del transporte, su

construccin y mantenimiento se vuelven estratgicas.

El mantenimiento o conservacin de pavimentos.son las actividades que se

necesita realizar encaminadas a corregir los deterioros y fallas producidas por la

repeticin continua de cargas y la accin de los agentes climticos, lo cual es

importante se haga en forma oportuna, para evitar que los deterioros progresen. Sin

embargo, es importante diferenciar que conservar no quiere decir tener los pavimentos

siempre flamantes como el da de su estreno. Conservar un pavimento (una carretera),

quiere decir mantenerla todos esos aos en la misma calidad de servicio, haciendo

frente a una demanda sin duda creciente y muy frecuentemente, grandemente

creciente.

El no invertir o invertir menos de lo necesario en la infraestructura de carreteras

conduce a prdidas de capital de la misma o bien a gastos mayores en el futuro.

Dadas las condiciones econmicas en que se encuentran los pases en vas de

desarrollo, y no es la excepcin el nuestro, donde los recursos que se asignan a la

conservacin de la carreteras, no son suficientes para atender las necesidades, sino

por el contrario, ao tras ao tiene que aplicarse un recurso cada vez menor a la

necesidad real, con lo cual, cuando finalmente se llega a atender un pavimento, su

rehabilitacin ser mas costosa sin considerar que este sobrecosi en la inversin

especifica, hace que se atiendan menos tramos o una menor longitud de los tramos de

la red que lo necesitan.

Esta escasez de recursos, obliga a los encargados de la conservacin de

carreteras y administracin de los recursos a ser ms eficientes, a vigilar la correcta



aplicacin de los mismos, buscando que los trabajos que se ejecuten cumplan con los

periodos de vida til considerados en el proyecto, a travs de una correcta ejecucin

que cumpla con los procedimientos establecidos y la calidad especificada, tanto de los

materiales como de los trabajos terminados.

Por ser tema de este trabajo de investigacin un tramo de carretera federal, se

toma como referencia la conservacin de carreteras que ejecuta la Secretara de

Comunicaciones y Transportes en la Repblica Mexicana, a travs de las Residencias

Generales de Conservacin de Carreteras en cada estado y normados por la Direccin

General de Conservacin de Carreteras, a nivel central.

1.4.1. Mantenimiento rutinario

Son los trabajos que se ejecutan de manera constante o como su nombre lo

indica, en forma rutinaria o continua, encaminadas a mantener la operacin del camino

en condiciones de comodidad y seguridad.

Los trabajos de conservacin rutinaria atienden: la superficie de rodamiento y

acotamiento, las zonas laterales de derecho de va, las obras de drenaje y los puentes y

el sealamiento horizontal y vertical.

La superficie de rodamiento y acotamiento. Incluye el bacheo superficial aislado,

bacheo profundo aislado, renivelacin de carpeta, calafateo de grietas, barrido,

reparacin de terraplenes y remocin de derrumbes. Adems, para mejorar las

caractersticas superficiales, se pueden aplicar a la carpeta tratamientos superficiales,

como capas delgadas de mortero y lechadas asflticas, carpetas drenantes de

granulometra abierta (open graded), entre otras.

Zonas laterales de derecho de va. Deshierbe o desmonte, desenraice y

limpieza, retiro de obstculos, reparacin y/o reposicin de cerca, reparacin y/o



reposicin de barrera central, reparacin y/o reposicin de defensa metlica, y la

atencin de obras marginales como accesos, paraderos y miradores.

Obras de drenaje y puentes. Limpieza y desazolve de cunetas y contracunetas,

limpieza y desazolve de alcantarillas, limpieza de canales de entrada y salida,

subdrenaje y registros, reparacin de cunetas, contracunetas y lavaderos, reparacin

de losas y tubos, reparacin de guarniciones y zampeados limpieza de drenes de

puenteSy-ceposicin de elementos daados de puentes.y pasos peatonales.

Sealamiento horizontal. Comprende principalmente la pintura de rayas laterales

y central sobre el pavimento y los rayados logartmicos de paso por poblaciones y

pasos peatonales, y limpieza y/o reposicin de vialetas.

Sealamiento vertical. Se considera la colocacin, mantenimiento y reposicin de

letreros, artefactos, estructuras o signos con o sin iluminacin propia colocados

verticalmente en lugares apropiados del camino, tanto informativas, como preventivas y

restrictivas, con el fin de imponer determinadas restricciones al transito, advertir a los

conductores de vehculos la proximidad de ciertas condiciones del camino que implican

un peligro real o potencial y guiar o informar sobre rutas, distancias y todo lo

concerniente a los sitios y poblaciones por el camino.

Todos ellos de manera aislada a lo largo de todo el camino.

1.4.2. Mantenimiento peridico

Son trabajos que se ejecutan para rehabilitar la superficie de rodamiento de

tramos continuos de un camino que presenta tal intensidad de daos, que ya no es

posible resolverlos mediante actividades de mantenimiento rutinario, pero que no

modifican la capacidad estructural del pavimento existente. Tambin llamados

"tratamiento de espera", ya que se efectan estos trabajos a un costo menor que una



reconstruccin completa, con una vida til de dos a tres anos, esperando a que se

pueda contar con los recursos presupustales para su reconstruccin total.

Como ejemplo de estas actividades se puede sealar la ejecucin de trabajos de

recuperacin de pavimentos, renivelacin con mezcla asfltica, tratamientos

superficiales, bacheo, reconstruccin de terraplenes, rehabilitacin de bases,

reconstruccin de carpetas, riegos de sello, restitucin de sealamiento horizontal y

obras de preven ciade-deraimbes. Cabe sealar que estos trabajos se-ejecutan con e!

fin de mejorar el ndice o nivel de servicio de un camino, por lo que sus espesores son

mnimos y no significan una modificacin de la capacidad estructural de las capas del

pavimento.

Tratamientos superficiales. Son aquellos que se aplican nicamente sobre la superficie

de rodamiento, cuyo objetivo primordial es lograr una superficie rugosa o antiderrapante

uniforme,10 como son:

Riego de sello tradicional. Este tipo de tratamiento ha sido utilizado durante mucho

tiempo y consiste simplemente en la aplicacin de un riego de liga con material asfltico

(emulsin de rompimiento rpido), el cual se cubre con una capa de material ptreo de

granulometra especificada.

Riego de sello premezclado. Este tratamiento es una versin modificada del anterior,

en el que se mezcla previamente el material ptreo con un producto asfltico con el fin

de disminuir el polvo que se genera por la friccin de las partculas del agregado

durante su manejo, obtenindose una mayor adherencia con el riego de liga y un menor

desperdicio del material ptreo.

Carpeta delgada de graduacin cerrada. Tiene como funcin principal proporcionar una

superficie de desgaste, no tiene funcin estructural.



Carpeta delgada de graduacin abierta (Open Graded). Es una carpeta de

granulometra abierta, cuyo espesor varia entre los 2.5 cm y los 4.0 cm de espesor de

concreto asfltico. Su caracterstica principal es que impide la permanencia de agua en

su superficie, con lo cual se evita el acuaplaneo o derrapamiento de las llantas de los

vehculos, as como la lluvia que producen los neumticos de los vehculos. Se utiliza

con fines de seguridad y no de proteccin de superficies existentes. Dadas sus

caractersticas, es recomendable sea construida sobre carpetas asflticas en buen

estado o superficies de baja a nula permeabilidad.

1.4.3. Reconstruccin

Los trabajos de reconstruccin, son las actividades ms completas y costosas,11

involucran un refuerzo de la estructura del pavimento mediante su rehabilitacin parcial

o total mejorando sus propiedades, de tal manera que un proyecto de este tipo

generalmente contempla una vida til de 15 aos.12

Este reforzamiento puede efectuarse bsicamente mediante dos procedimientos:

sin tocar la estructura del pavimento a base de sobrecapas que utilicen materiales

nuevos y utilizando la estructura existente mediante el reciclado, ya sea en fro o en

caliente, de sus materiales.

Esta ultima opcin tiende a ser ms utilizada ya que existen muchos factores que

inciden en esta eleccin como son: la reutilizacin de los mismos materiales con su

respectivo ahorro, mantener los niveles y glibos existentes y los pesos muertos sobre

las terraceras, la escasez de agregados vrgenes y los factores ecolgicos y

ambientales.

De las distintas tcnicas de reciclado encontramos la recuperacin de

pavimentos, que es un procedimiento constructivo que permite reutilizar los materiales

del pavimento existente mediante el uso de una maquina recuperadora, que corta,

pulveriza y mezcla en el mismo lugar la estructura del pavimento con una cierta



cantidad del material subyacente para formar una nueva base hidrulica homognea,

que incluso puede ser mejorada mediante un estabilizador como el asfalto o el cemento

Portland, para aumentar su capacidad de carga. Aunado a lo anterior, tambin se

mejoran tanto el perfil longitudinal como la seccin transversal del pavimento.

Dentro de este rubro se tiene igualmente la reconstruccin de puentes, mediante

la cual se efecta principalmente el refuerzo de las estructuras, ampliacin del ancho de

calzada, cambio.de juntas de dilatacin, sustitudrudeJosas y otros conceptos. Esta

actividad es igualmente importante, toda vez que si consideramos la edad de estos

puentes, muchos de los cuales se consideran fuera de vida til y pensar en su

sustitucin y en la inversin que se necesitara, hacen que esta opcin sea

prcticamente imposible.

Conclusin capitular

Primera. Los pavimentos permiten el desplazamiento de un lugar a otro.

Es sobre los pavimentos ya sea de calles o carreteras, principalmente por donde

se desplazan los vehculos que transportan personas o mercancas de un lugar a otro,

independientemente de la estructura de que este formado, por lo que deben construirse

para resistir y mantener adecuadamente el paso de vehculos. Con objeto de lograrlo, el

diseo debe adoptar ciertos criterios de resistencia, seguridad y uniformidad.

Segunda. Es importante proporcionar un mantenimiento adecuado a los

pavimentos.

Desde el momento mismo de la puesta en servicio, es necesario que los

pavimentos reciban un mantenimiento que permitir las condiciones de operacin

deseadas y planeadas desde el proyecto mismo, condiciones que el usuario percibe a

travs del transito cmodo y seguro a una velocidad y en un tiempo razonables.

ING. OSCAR RSETE JARJLLO 17

http://cambio.de


En funcin de la complejidad de los trabajos que se realizan mismos que son

directamente proporcionales al monto de la inversin, el mantenimiento se divide en:

Rutinario, que lo componen trabajos muy sencillos y de poco costo, ejecutados

en forma continua y permanente a lo largo de todo un camino, encaminados a mantener

las condiciones de operacin del pavimento en buenas condiciones fsicas.

Peridico, donde los trabajos- ya tienen un costo mayor, pero^que solo se

ejecutan sobre un tramo especfico del camino, adems de que no se modifica la

estructura del pavimento, y con una duracin de alrededor de tres aos.

Reconstruccin, donde los trabajos ejecutados sobre un tramo especfico del

camino, modifican la estructura del pavimento existente aumentando su capacidad de

carga, pero con un costo muy alto comparado con los dos anteriores y un horizonte de

quince aos.



ALMA ROSA MERCADO DAZ, Diplomado Virtual, Provecto, Construccin y Conservacin de Carreteras.- Modulo I. Planeacin en Provectos Carreteros, Modelo de justificacin econmica, UNAM e IMT, Pgs. 5. Libro 3.01.03 Pavimentos, Normas para construccin e instalaciones. Carreteras y aeropstas, SCT,

Mxico, 1983, Pg. 2. Manuai de proyecto geomtrico de carreteras, SAHOP, Mxico, 1982, Pg. 106. Numeral 5.4.4.

4

Idem. Pg. 101. Numeral 5.4.1. 5dem. Pg. 106. Numeral 5.4.5. 6Idem. Pg. 136. Numeral 6.1.3. Pgina de Portland Cement Association, www.portcement.org, 01-Dic-2002. Pavimentos de hormign hidrulico. Universidad Catlica de Valparaso,

http://www.icc.ucv.cl/obrasviales/pavimento.htm, 7-Nov-2002. n

Seminario Pavimentos rgidos, Comportamiento de los pavimentos rgidos, Xalapa, Ver., Enero 23 y 24 de 1997.

CEDRIC I. ESCALANTE SAURI, La conservacin de carreteras en Mxico. La experiencia reciente, Amivtac, Mxico, 2002, pg. 65. 11/b/t., pg. 63. 12/tttf. 13MARCELO CESAR HERNNDEZ HERNNDEZ, La recuperacin de pavimentos como una opcin en la conservacin de caminos, Tesis Maestro en Ingeniera de las Vas Terrestres, Tuxpan, Ver., 2002, Pg. 29.


http://www.portcement.orghttp://www.icc.ucv.cl/obrasviales/pavimento.htm


C I I C! cAPi^a^ L , o T E C A

CONCRETO HIDRULICO


El descubrimiento del cemento Portland, material

bsico en la elaboracin del concreto hidrulico,

significa un salto enorme para la humanidad en

virtud de que su uso permiti construir obras ms

grandes y ms altas, pero a la vez esbeltas y

resistentes, como son los edificios, o puentes de

claros mayores a los construidos a base de arcos

de mampostera o metlicos.

En los primeros aos de la dcada de 1970, se

dieron cambios muy importantes para la industria

del concreto, los cuales permitieron la construccin

de edificios con el doble de altura de los que haba

en ese momento, pasando de alturas de 150 a 300

metros.1

El concreto hidrulico es un material muy durable y como ejemplo de lo anterior

se tiene la experiencia en los Estados Unidos donde se han cambiado tuberas de

concreto colocadas hace 140 aos, aprecindose que todava se conservaban en buen

estado.3

El concreto hidrulico permite todo lo anterior pero siempre y cuando se cuiden

ciertos aspectos desde su diseo, durante su fabricacin, su colocacin y el tiempo

necesario para su "curado". El conjunto de todos estos elementos nos permite manejar

Strength and durability are

traditional virtues for all concrete

products.

Foto 2.1 Fuente: Portland Cement Asociation2



las caractersticas que se obtendrn, incidiendo finalmente en el costo final de la obra y

en su duracin.

Objetivo capitular

Describir los elementos que constituyen el concreto hidrulico, as como las

caractersticas y los .cuidados necesarios para obtener 4s resultados especificados en

el proyecto.

2.1 Definicin de concreto hidrulico

Por ser de relevante importancia para este trabajo de investigacin la definicin

de concreto hidrulico, as como los elementos que lo forman, se consigna a

continuacin las definicin segn las Normas para construccin e instalaciones de la

Secretara de Comunicaciones y Transportes, S.C.T.

El Concreto Hidrulico es la mezcla y combinacin de cemento Portland, agregados ptreos seleccionados, agua y adicionantes en su caso, en la dosificacin adecuada que al fraguar adquiere las caractersticas previamente fijadas.

Las caractersticas de resistencia a compresin y tensin del concreto hidrulico

que citan los profesores Gonzlez Cuevas y Robles Fernndez, son:

El concreto simple, sin refuerzo, es resistente a la compresin, pero es dbil en tensin, lo que limita su aplicabilidad como material estructural. Para resistir tensiones, se emplea refuerzo de acero, generalmente en forma de barras, colocado en las zonas donde se prev que se desarrollarn tensiones bajo las acciones de servicio. El acero restringe el desarrollo de grietas originadas por la poca resistencia a la tensin del concreto.

El uso del refuerzo no esta limitado a la finalidad anterior. Tambin se emplea en zonas de compresin para aumentar la resistencia del elemento reforzado, para reducir las deformaciones debidas a cargas de larga duracin y para proporcionar confinamiento lateral al concreto, lo que indirectamente aumenta su resistencia a la compresin.

La combinacin de concreto simple con acero de refuerzo constituye lo que se llama concreto reforzado.5



En el tema 3, Concreto Compactado con Rodillos, se confrontaran estos

conceptos, por lo que es importante continuar describiendo los materiales que

forman al concreto hidrulico.

2.1.1. Cemento Portland

El nombre del cemento Portland naci en 1824, cuando el ingls Joseph Aspdin

logr desarrollar una excelente cal hidrulica para construccin a la que llam cemento

Portland porque el color gris era muy parecido al de las piedras halladas en la isla de

Portland del canal ingls, en Inglaterra.6

Diversas presentaciones del cemento hidrulico o Portland. Fuente: CEMEX

Hasta 1999, el cemento Portland se divida o clasificaba en sus Tipos I, II, III, IV,

V, puzolnico Tipo IP, y de escorias de altos hornos Tipo IE.8

Con la globalizacin econmica, Mxico se vio obligado a actualizar la

normalizacin del cemento, mismo que tiene un fin, principalmente de actualizarse a

nivel mundial y con ello, cumplir con las exigencias internacionales.

Apoyados con la Ley Federal de Metrologa y Normalizacin, se formo el grupo

de Normalizacin del ONNCCE, para realizar la revisin y actualizacin de las normas

tcnicas del cemento, as se cre la NORMA MEXICANA NMX C-414-ONNCCE-1999,

"INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIN- CEMENTOS HIDRULICOS-

ING. OSCAR RSETE JARJLLO 22


ESPECIFICACIONES Y MTODOS DE PRUEBA", misma que entr en vigor a partir

del 19 de Octubre de 1999.9

En el Diario Oficial de la Federacin de fecha 07-02-2002, se encuentra la

siguiente definicin que se hace del cemento Portland.

3.2 Cemento hidrulico Es un material inorgnico (clinker) finamente pulverizado, comnmente conocido como

cemento, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava, asbestos u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de las reacciones qumicas durante la hidratacin y que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad; se clasifican de acuerdo a la NMX-C-414-ONNCCE-1999, referida en el numeral 2 de esta Norma.

De la pgina de la Cmara Nacional de! Cemento, se toma la nueva clasificacin

de los tipos de cemento, de acuerdo a la norma sealada:

Tipos de Cemento

La clasificacin de los tipos de cemento esta proporcionada por la norma NMX-C-414-ONNCCE-1999, la cual establece lo siguiente:

Tabla 2.1 De acuerdo a su composicin, stos pueden ser:

p~ ,

| Tipo

CPO

j I CPC I

CPP

CPEG

CPS

DENOMINACIN

Cemento Portland Ordinario

Cemento Portland Compuesto

Cemento Portland Puzolnico

Cemento Portland con Escoria Granulada de alto horno

Slice Cemento Portland con humo de

CEG i

Cemento con Escoria Granulada de i i alto horno



Tabla 2.1 (continuacin) De acuerdo a sus caractersticas especiales, stos pueden ser

Nomenclatura | Caractersticas especiales de los cementos

RS i Resistente a los sulfatas

r BRA i Baja reactividad lcali - agregado

BCH Bajo calor de hidratacin

Blanco

De acuerdo a su resistencia, estos pueden:

La resistencia normal de un cemento es la resistencia mnima mecnica a la compresin a los 28 das y se indica como 20, 30 40 en Newton por milmetro cuadrado (N/mm2).

En un saco de cemento, la clasificacin del cemento estar integrada por lo siguiente:

Composicin + Resistencia + Caracterstica especial

Ejemplo 1 : Cemento CPO 40 R

Esta clasificacin indica que se trata de un cemento Portland ordinario, con alta resistencia inicial.

Cemento TPEG 30 RS

Esta clasificacin indica un cemento con adicin de escoria, con una resistencia normal y resistente a los sulfatas

Cemento CPP 30 BRA / BCH

Esta clasificacin indica un cemento Portland puzolnico, con una resistencia normal, de

baja reactividad lcali agregado y de bajo calor de hidratacin 10

El cemento que se utilice en cada obra deber ser preferentemente de una

marca de reconocida calidad.



2.1.2. Agregados para Concreto

Los agregados finos y gruesos ocupan comnmente de 60% a 75% del volumen

del concreto (70% a 85% en peso), e influyen notablemente en las propiedades del

concreto recin mezclado y endurecido, en las proporciones de la mezcla, y en la

economa. Los agregados comnmente consisten de arena natural o piedra triturada

siendo la mayora de sus partculas menores de 5 mm. Los agregados gruesos

consisten en una grava o una combinacin de grava-o agregad triturado cuyas

partculas sean predominantemente mayores de 5 mm y generalmente entre 9.5 mm y

38 mm. Algunos depsitos naturales de agregado, a veces llamados gravas de mina,

ro lago o lecho marino. El agregado se produce triturando roca de cantera, piedra bola,

guijarros, o grava de gran tamao. La escoria de altos hornos enfriada al aire tambin

se utiliza como agregado grueso o fino.

El concreto reciclado, o el concreto de desperdicio triturado, es una fuente

factible de agregados y una realidad econmica donde escaseen los agregados de

calidad.

Los agregados de calidad deben cumplir ciertas reglas para darles un uso

ingenieril ptimo: deben consistir en partculas durables, limpias, duras, resistentes y

libres de productos qumicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y otros materiales

finos que pudieran afectar la hidratacin y la adherencia de la pasta de cemento. Las

partculas de agregados que sean desmenuzables o susceptibles de resquebrajarse

son indeseables. Los agregados que contengan cantidades apreciables de esquistos

(roca procedente de arcillas metamorfoseadas, que se divide con facilidad en hojas

planas y delgadas), o de otras rocas esquistosas, de materiales suaves y porosos, y

ciertos tipos de horsteno (roca silcea), debern evitarse en especial, puesto que tiene

baja resistencia al intemperismo y puede ser causa de defectos en la superficie tales

como erupciones.



La granulometra es la distribucin de los tamaos de las partculas de un

agregado tal, determinado por medio del cribado del material ptreo a travs de mallas

de alambre de abertura cuadrada, (norma ASTM C136 Standard Test Method for Sieve

Analysis of Fine and Coarse Aggregates). La norma ASTM C33 (Standard

Specifications for concrete aggregates), define siete tamices estndar para agregado

fino. Para la construccin de vas terrestres, la norma ASTM D448 (Standard

Classification for Sizes of Aggregate for Road and Bridge Construction), enlista los trece

nmeros de tamae-de la ASTM C33, ms otros seis nmeros de tamao para

agregado grueso. La arena o agregado fino solamente tiene un rango de tamaos de

partcula.

El tamao mximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su

fundamento en la economa. Comnmente se necesita ms agua y cemento para

agregados de tamao pequeo que para tamaos mayores, para lograr una misma

resistencia.

La granulometra y el tamao mximo del agregado, afectan las propiedades

relativas de los agregados, as como los requisitos de agua y cemento, capacidad de

bombeo, economa, porosidad, contraccin y durabilidad del concreto.

La granulometra del agregado fino, depende del tipo de trabajo, de la riqueza de

la mezcla y el tamao mximo del agregado grueso.

El mdulo de finura es un ndice de la finura del agregado. El mdulo de finura

del agregado fino es til para estimar las proporciones de los agregados finos y gruesos

en las mezclas de concreto, recomendndose que no sea inferior a 2.3 ni superior a

3.1, en cuyo caso el agregado fino se deber rechazar a menos de que se hagan los

ajustes adecuados en las proporciones de agregado fino y grueso.

Entre ms uniforme sea la granulometra, mayor ser la economa.



2.1.3. Agua para Concreto

Casi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga sabor u olor

pronunciado, se puede utilizar para producir concreto. Sin embargo, algunas aguas no

potables pueden ser adecuadas para el concreto.

Se puede utilizar para fabricar concreto si los cubos de mortero (Norma ASTM

C109), producidos con ella alcanzan resistencia a Jos siete das, iguales a al menos el

90% de especmenes testigo fabricados con agua potable o destilada.

Las impurezas excesivas en el agua no solo pueden afectar el tiempo de

fraguado y la resistencia del concreto, sino tambin pueden ser causa de eflorescencia,

manchado, corrosin del refuerzo, inestabilidad volumtrica y una menor durabilidad.

El agua que contiene menos de 2,000 partes de milln (ppm) de slidos disueltos

totales generalmente pueden ser utilizada de manera satisfactoria para elaborar

concreto. El agua que contenga mas de 2,000 ppm de slidos disueltos deber ser

ensayada para investigar su efecto sobre la resistencia y el tiempo de fraguado.

Carbonatas y bicarbonatos alcalinos. El carbonato de sodio puede causar

fraguados muy rpidos, en tanto que los bicarbonatos pueden acelerar o retardar el

fraguado. En concentraciones fuertes estas sales pueden reducir de manera

significativa la resistencia del concreto.

Cloruros. La inquietud respecto a un elevado contenido de cloruros en el agua de

mezclado, se debe principalmente al posible efecto adverso que los iones de cloruro

pudieran tener en la corrosin del acero de refuerzo. Los iones cloruro atacan la capa

de oxido protectora formada en el acero por el medio qumico altamente alcalino (pH

12.5) presente en el concreto.



Los cloruros se pueden introducir en el concreto, ya sea con los ingredientes

separados -aditivos, agregados, cemento y agua-, o a travs de la exposicin a las

sales anticongelantes, al agua de mar, o al aire cargado de sales cerca de las costas.

Sulfatas. El inters respecto a un elevado contenido de sulfatas en el agua, se

debe a las posibles reacciones expansivas y al deterioro por ataque de sulfatas,

especialmente en aquellos lugares donde el concreto vaya a quedar expuesto a suelos

o agua con contenidos elevados de sulfatas. Aunque -se ha- empleado

satisfactoriamente aguas que contenan 10,000 ppm de sulfatas de sodio.

Otras sales comunes. Los carbonatas de calcio y magnesio no son muy solubles

en el agua y rara vez se les encuentra en concentraciones suficientes para afectar la

resistencia del concreto. En algunas aguas municipales se pueden encontrar

bicarbonatos de calcio y de magnesio. No se consideran dainas las concentraciones

inferiores o iguales a 400 ppm de bicarbonato en estas formas.

Sales de hierro. Las aguas freticas naturales rara vez contienen ms de 20 a 30

ppm de hierro; sin embargo, las aguas de mina acidas pueden contener cantidades muy

grandes. Las sales de hierro en concentraciones hasta 40,000 ppm normalmente no

afectan de manera adversa al desarrollo de la resistencia.

Diversas sales inorgnicas. Las sales de magnesio, estao, zinc, cobre y plomo

presentes en el agua pueden provocar una reduccin considerable en la resistencia y

tambin grandes variaciones en el tiempo de fraguado. De estas las ms activas son

las sales de zinc, de cobre y de plomo. Las sales que son especialmente activas como

retardantes, incluyen el yodato de sodio, fosfato de sodio, arsenato de sodio y borato de

sodio.

Generalmente se pueden tolerar en el agua de mezclado, concentraciones de

estas sales hasta de 500 ppm.

ING. OSCAR RSETE J ARILLO 28


Otra sal que puede ser daina al concreto es el sulfuro de sodio; an la

presencia de 100 ppm requiere de ensayes.

2.1.4. Aditivos

Las propiedades del concreto en estado fresco (plstico) y endurecido, se

pueden modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma lquida, durante

su dosificacin. Los aditivos se usan comnmente para:

Ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento,

Reducir la demanda de agua,

Aumentar la trabajabilidad,

Incluir intencionalmente aire e impermeabilizantes, y

Ajustar otras propiedades del concreto.

En general, los aditivos son tiles para mejorar la calidad del concreto y son

recomendables. Ahora bien, algunos aditivos, si no se utilizan en forma correcta,

pueden producir efectos secundarios indeseables.

2.1.5. Resistencia a la compresin

Se puede definir como la mxima resistencia medida de un espcimen de

concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por

centmetro cuadrado (kg/cm2) a una edad de 28 das y se le designa con el smbolo fe.



Generalmente, los concretos se designan COA la fesisteacte fla g r i p i ^ i q ^ f c)

fijada en el proyecto. "

Las cantidades de los materiales que intervengan en la dosificacin del concreto

sern medidas por separado de preferencia en peso. Cuando la medicin se haga en

volumen, se debern usar recipientes cuya capacidad sea conocida y constante.

2.1.6. Resistencia a la flexin

La resistencia a la flexin del concreto simple se utiliza generalmente al disear

pavimentos y otras losas sobre el terreno. Esta se determina frecuentemente

ensayando un prisma de concreto libremente apoyado, sujeto a una o dos cargas

concentradas. La falla es brusca con una grieta que fractura el espcimen.

La resistencia a la compresin se puede utilizar como un ndice de la resistencia

a la flexin, una vez que entre ellas se ha establecido la relacin emprica para los

materiales y el tamao del elemento en cuestin. La resistencia a la flexin, tambin

llamada mdulo de ruptura o MR, puede determinarse entonces con la correlacin

siguiente:11

Resistencia a la flexin/ resistencia a la flexin, MR/f c=12.5%

Si se determina que MR = 48 kg/cm2

48 kg/cm2

Resist, a la compresin =12.5%

La resistencia a la compresin ser de 384 kg/cm2

2.1.7. Efecto de la relacin agua/ cemento

La "relacin agua/ cemento" es la cantidad de litros de agua, dividida por la

cantidad de kilogramos de cemento usados para un determinado volumen de concreto.



La resistencia del concreto depende de la relacin agua/ cemento: a mayor

relacin de agua, menor resistencia. Toda adicin de agua por encima de la cantidad

estipulada hace disminuir indefectiblemente la resistencia y otras propiedades, salvo

que se incorpore a la mezcla una cantidad adicional de cemento, necesaria para

mantener la relacin agua/ cemento.

Aparte de la perdida de resistencia pueden darse los siguientes ejemplos de

deterioros diferidos, debidos al exceso de agua en el mezclado.

1 Fisuras en cimentaciones y otras estructuras.

1 Deterioros de pavimentos en zonas fras donde se producen ciclos de

congelamiento y deshielo.

2 Deterioros en las superficies del concreto.

3 Efecto de segregacin fisuracin en pavimentos.

4 Porosidad en elementos estructurales.

En la tabla 2.2 se presentan las resistencias del concreto, correspondientes a

distintas relaciones.

CEMENTO TIPO 1

RELACIN A/C (AGUA-CEMENTO)

EN PESO

0.35

0.38

0.43

0.48

0.54

0.62

0.70

0.80

RESISTENCIA A COMPRESIN A 28 DAS Kg/cm2

500

450

400

350

300

250

200

150

Tabla 2.2 Efecto de la relacin agua cemento en el concreto.



Las resistencias indicadas vanaron para las distintas relaciones agua-cemento

mantenindose constantes las cantidades de cemento y agregados ptreos Por lo

tanto, la relacin A/C es indirectamente proporcional a la resistencia obtenida, con una

relacin A/C alta se obtendr una resistencia baja y una relacin A/C baja permitir

alcanzar una resistencia alta

Para representar an ms estas variaciones se procede a graficar los datos de la

tabla 2 2, generndose la grfica 2 2 donde se observa claramente como la resistencia

a la compresin del concreto-disminuye conforme se incrementa la cantidad de agua

utilizada para una misma cantidad de cemento Portland

600 CM

~B> S < O z J (0 (O 111 0

500

400

300

200

100

0 35 0 38 0 43 0 48 0 54 0 62 0 70 0 80

RELACIN AGUA CEMENTO

Grfica 2.1 Elaborada por el autor en base a los datos de la tabla 2 2

desestimado Por esta razn, el exceso de agua en el mezclado no debe ser nunca

Como ejemplo de relacin agua/cemento, se determina en el siguiente proporcionamiento o diseo de mezcla-

Cemento tipo 1 280 kg/m Grava 1,006 kg/m3

Arena 932 kg/m3

Agua 158 kg/m3

Inclusor de aire 115 kg/m3

Reductor 1,333 kg/m3

Relacin A/C= 158kg/m3 =0 56 280 kg/m3



2.1.8. Compactacin del concreto

Dentro de los treinta (30) minutos posteriores a la incorporacin del agua en el

mezclado, el acomodo y compactacin de la revoltura se harn de manera que llene

totalmente los moldes.

Una masa de concreto recin mezclado, al ser depositada en una cimbra o

molde, contiene cavidades en forma de-panal de abeja-debidas-al aire atrapado. Si se

deja endurecer en estas condiciones, el concreto ser irregular, dbil, poroso y

presentar muy baja adherencia con el acero de refuerzo. Tambin tendr un aspecto

defectuoso. La mezcla debe compactarse para que tenga las propiedades requeridas y

esperadas en el concreto.

La compactacin, tambin llamada consolidacin, es el proceso que se sigue

para eliminar el aire atrapado en el concreto fresco cimbrado. Son varios los mtodos y

tcnicas aplicables y su eleccin depende, ante todo, de la trabajabilidad de la mezcla,

de las condiciones de colado y del grado de desaereacin deseado.

Debe elegirse un mtodo de compactacin adecuado a la mezcla de concreto

que se va a emplear y a las condiciones de colado: por ejemplo, complejidad de las

cimbras, cantidad de acero de refuerzo, etc. Existe una extensa variedad de mtodos

manuales y mecnicos.

Dentro de os mtodos mecnicos tenemos el varillado, que consiste en insertar

una varilla u otro instrumento adecuado dentro del concreto, aplicable generalmente a

mezcla fluidas o plsticas, tambin se aplica el paleado para mejorar las superficies en

contacto con las cimbras, esto es, se mete y saca repetidamente una herramienta

plana, similar a una pala, en sitios adyacentes a la cimbra.

Para compactar las mezclas rgidas, puede aplicarse apisonado manual, donde

el concreto se cuela en capas delgadas, apisonando con cuidado cada capa.



Dentro de los mtodos mecnicos, el ms empleado en la actualidad es el

vibrado, siendo especialmente adecuado para las consistencias ms rgidas, propias de

los concretos de alta calidad, y consiste en trminos sencillos en someter el concreto

fresco a impulsos vibratorios rpidos que "lican" el mortero, reduciendo la friccin

interna entre las partculas de agregado. Al detenerse la vibracin se restablece la

friccin.

2.1.9. Curado del concreto

Aplicacin de materiales impermeables, de agua o de materiales u objetos

hmedos, a las superficies expuestas de obras constituidas con cemento Portland, para

lograr-en ellas su completa hidratacin.

Debido al proceso continuo de hidratacin del cemento, el concreto aumenta su

capacidad de carga con la edad. Este proceso de hidratacin puede ser ms o menos

efectivo, segn sean las condiciones de intercambio de agua con el ambiente, despus

del colado. Por lo tanto, el aumento de capacidad de carga del concreto depende de las

condiciones de curado a travs del tiempo.

El curado consiste en el mantenimiento de contenidos de humedad y de

temperatura satisfactorios en el concreto durante un periodo definido inmediatamente

despus de la colocacin y acabado, con el propsito que se desarrollen las

propiedades deseadas.

Con un curado adecuado, el concreto se volver ms fuerte, impermeable y

resistente a los esfuerzos, a la abrasin, congelacin y deshielo. La mejora es

inmediata en las edades tempranas, aunque contina dndose ms lentamente durante

un periodo indefinido.



Es muy importante que el curado sea durante las primeras horas despus de la

colocacin del concreto, pues la resistencia que se puede perder por la temperatura, o

por humedad inadecuadas durante ese lapso, no se puede recuperar con el curado

subsecuente. Los concretos que se curan desde temprana edad en forma apropiada,

generalmente alcanzan resistencias altas, lo que a su vez los hace ms resistentes al

intemperismo y ms durables que los curados deficientemente.

- Los mtodas-pueden clasificarse como mantenimiento de un ambiente hmedo

con la adicin de agua dentro del concreto y los que apresuran la hidratacin .

Con cualquier mtodo de curado se pueden obtener resultados satisfactorios si

se aplican con oportunidad y correctamente, pero el mantenimiento de un ambiente

hmedo con la adicin de agua es el ms comn de los procedimientos en las obras.

2.1.10. Control de agrietamientos

Debido a la baja resistencia a la tensin del concreto, los elementos de este

material tienden a agrietarse.

Son dos las razones por las que se requiere controlar el agrietamiento: la

apariencia y el riesgo de corrosin del refuerzo.

Son diversas las causas que conducen al agrietamiento del concreto,

fundamentalmente son dos las causas bsicas por las que se producen grietas en el

concreto:

1. Esfuerzos debidos a cargas aplicadas (fuerzas de tensin, momentos

flexionantes o fuerzas cortantes) y



2. Esfuerzos debidos a contraccin por secado o a cambios de temperatura en

condiciones de restriccin (deformaciones debidas a cambios volumtricos).

Los cambios volumtricos ocasionados por variaciones en la temperatura y por

contraccin producen esfuerzos de tensin en los elementos estructurales cuando

existe algn tipo de restriccin.

Las deformaciones por contraccin se deben esencialmente a cambios en el

contenido de agua del concreto a lo largo del tiempo. El agua de la mezcla se va

evaporando e hidrata el cemento. Esto produce cambios volumtricos en la estructura

interna del concreto, que a su vez producen deformaciones.

,Los factores que ms afectan la contraccin son la cantidad de agua en la

mezcla y las condiciones ambientales especialmente a edades tempranas. Como

generalmente un concreto de alta resistencia tiene menos agua que otro de baja

resistencia, el primero se contraer menos que el segundo. Asimismo un concreto en

ambiente hmedo se contraer menos que en ambiente seco.

Para la misma relacin agua/ cemento, la contraccin vara con la cantidad de

pasta por unidad de volumen. Una mezcla rica en pasta (cemento ms agua) se

contraer ms que otra pobre.

La contraccin tiende a producir esfuerzos debidos a las restricciones al libre

desplazamiento del elemento que existen el general en la realidad. Si el concreto

pudiera encogerse libremente, la contraccin no producira ni esfuerzos, ni grietas.

Estos agrietamientos pueden controlarse sea por medio de refuerzo

apropiadamente distribuido, generalmente especificado por los reglamentos con bases

empricas, o sea disponiendo juntas de control que hacen que el agrietamiento

aparezca en lugares definidos. El agrietamiento por cambios volumtricos es

especialmente importante en elementos de concreto simple masivo.



Las juntas son el mtodo ms efectivo para controlar agrietamientos. Si una

extensin considerable de concreto (pared, losa, pavimento) no contiene juntas

convenientemente espaciadas que alivien la contraccin por secado y por temperatura,

el concreto se agrietar de manera aleatoria.

Las juntas de control se ranuran, se forman o se aserran en banquetas,

- calzadas, pavimentos, pisos y muros de-modo que las grietas-ocurran en esas juntas y -

no aleatoriamente. Se desarrollan aproximadamente a un cuarto del espesor del

concreto.

IL'XTA TRANSVERSAL DE t (>NTRAtX'ION

Utv-l* ui Mi Kura tu titt mm.

Figura 2.1 Junta Transversal de contraccin en pavimento de concreto hidrulico.

Las juntas transversales en pavimentos rgidos, se construyen con el fin de

inducir en forma controlada la aparicin de grietas. Algunas entidades responsables de

proyectos consideran benfico el esviajamiento en juntas transversales. A pesar de que

en algunos pases como E.U.A. el esviajamiento no ha ganado gran popularidad,

existen evidencias en pases de Europa que en aquellos pavimentos en servicio que

tienen un esviajamiento de la junta de 1/6, la velocidad de expulsin de agua se reduce

hasta un 30%. Con el esviajamiento de la junta se logra que, al pasar los vehculos por

ella, las ruedas de la izquierda de cada eje las atraviesen antes que las de la derecha.

Si en un pavimento de concreto no se disean juntas de contraccin, estas se

producirn aleatoriamente en forma de grietas.

INC. OSCAR ROSE TE JARILLO 37


Conclusin capitular

Para tener la seguridad de que la obra en la que se utiliza el concreto hidrulico

cumplir con las especificaciones del proyecto, es necesario conocer las caractersticas

que requiere sean atendidas con responsabilidad. Ejemplo de lo anterior es la relacin

agua-cemento, si el supervisor no est convencido de su importancia y de cmo afecta

al concreto cualquier variacin en ella, el supervisor permitir que los trabajadores lo

elaboren con las--caractersticas que les permita un menor esfuerzo, tanto en su

elaboracin como en su colocacin.

Coribiruccin y Tecnologa, No. 103, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., Diciembre 1996, Pg. 8. Pgina de Portland Cement Association, www.portcement.org/, 01-Dic-2002. Op. Cit, Construccin y Tecnologa., Pg. 31. Normas para construccin e instalaciones, Carreteras y aeropistas, Libro 3.01.02 Estructuras y Obras de

Drenaje. Secretaria de Comunicaciones y Transportes, Mxico, 1984, Pg.55, Numeral 026-B.01 5OSCAR M. GONZLEZ CUEVAS y FRANCISCO ROBLES FERNNDEZ-VILLEGAS. Aspectos fundamentales del concreto reforzado. 2a. Edit.. Limusa, 1989, Pg. 29. 6Pgina de CEMEX, http://www.cemexmexico.com, 20-Abr-2003. 7lbid. Q

Op. Cit., Estructuras y Obras de Drenaje, Pg.57, Numeral 026-D.01 9Pgina de Cementos Cruz Azul, http:// www.cruzazul.com.mx, 20-Abr-2003.

Pgina de la Cmara Nacional del Cemento, http://www.canacem.org.mx/info_tipo.htm, 20-Abr-2003. 11 AURELIO SALAZAR RODRGUEZ, Control de calidad de los pavimentos rgidos, Seminario Pavimentos rgidos, Xalapa, Ver, Enero 23 y 24 de 1997. Pg. 11. 12

Concretos, http://www.geocities.com/cccimsa/Glosario/Concretos.htm, 20-Abr-2003. 13

Pgina de la Universidad Catlica de Valparaso, Pavimentos de hormign hidrulico, http://www.icc.ucv.cl/obrasviales/pavimento.htm, 7-Nov-2002.


http://www.portcement.org/http://www.cemexmexico.comhttp://http://www.cruzazul.com.mxhttp://www.canacem.org.mx/info_tipo.htmhttp://www.geocities.com/cccimsa/Glosario/Concretos.htmhttp://www.icc.ucv.cl/obrasviales/pavimento.htm


CAPTULO 3

CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS. CCR


El CCR se uso por primera vez en los caminos madereros de Canad, al

requerirse de caminos que fueran amigables con el entorno, libres de productos

contaminantes, que tuvieran la capacidad de resistir las cargas pesadas que circulaban

por ellos, y que fueran transitables todo el ao.

Su uso se extendi de los caminos de baja velocidad, a los patios de

almacenamiento y maniobras, a las reas de estacionamiento de terminales de

autobuses, trenes y aeropuertos. A las instalaciones militares, calles de rodaje de

aeropuertos, y patios de manejo de carga de los puertos.

Para 1982, el Cuerpo de Ingenieros del Ejercito de los Estados Unidos construy

la primer presa con CCR en el estado de Oregon, y a partir de entonces el mismo

Cuerpo de Ingenieros del Ejercito, increment su uso en distintas regiones del pas,

tanto en presas como en pavimentos, con el fin de mostrar a los contratistas privados el

procedimiento constructivo, el tipo de maquinaria y equipo utilizado, que era el mismo

utilizado en la pavimentacin usando mezcla en caliente, y las ventajas de rapidez y

bajos costos comparados con el concreto hidrulico tradicional.

Las ventajas del CCR en la construccin de presas es que tiene menos

restricciones que el concreto convencional, encontrndose ventajas en la fundacin de

la presa, en el vertedero, que por el propio sistema constructivo, puede construirse

escalonado, siendo muy complejo construir en presas convencionales por su gran

espesor.



r i i c Las ventajas del CCR en pavimentos.son,la efoaornsry m npistajta a las

cargas pesadas, el tiempo de construmrf y ta"apertura ai transito, que puede ser de

inmediato, lo que la hace ideal para caminos en operacin, ya que las molestias a los

usuarios se pueden reducir notablemente, comparado con el concreto hidrulico

normal, que requiere se mantenga cerrado al transito durante el tiempo de curado en

que alcanza su resistencia especificada.

Objetivo capitular

Identificar las caractersticas ms importantes en la construccin del CCR as

como las ventajas de su uso y sus posibles aplicaciones.

3.1. Definicin

El concreto compactado con rodillos (CCR), es un concreto pobre, de

revenimiento nulo, casi seco, que se compacta en el lugar por medio de equipo de

rodillos vibratorios.

3.1.1. Antecedentes

El roller-compacted concrete pavement (RCCP, por sus siglas en ingls), CCR

en espaol, no es un material de construccin en el sentido estricto de la palabra, sino

un sistema de colocacin de mezclas del concreto mismo, o sea un procedimiento

constructivo.

El CCR es una mezcla dura de revenimiento cero, formada por agregados

naturales o concreto recidado, cemento Portland y agua. Esta mezcla es colocada y

compactada con rodillos con el mismo equipo disponible, comnmente usado en la

ING. OSCAR RSETE JAJRILLO 40


construccin de pavimentos asflticos. El proceso no requiere cimbras, acabados,

textunzado de la superficie o el aserrado y sellado de juntas.

El uso de la tcnica de construir

pavimentos de concreto compactado con

rodillos (CCR), tuvo su origen en Canad

durante 1970, cuando la industria maderera

cambi a mtodos de clasificacin de troncos y * &

entornos ms limpios, libres de contaminantes,

llegando a ser obligatorio para la industria

maderera de la Columbia Britnica,

requinndose caminos capaces de resistir

cargas pesadas y transitables todo el ao.

1 < % * . " * ' '

Foto 3.1 Patio de CCR Industria maderera de 2 Canad

Originalmente solo se consider al CCR para usos tales como pavimentos de

baja velocidad o caminos para vehculos de carga , reas de estacionamiento, reas de

almacenamiento de contenedores en puertos.

A causa de su baja relacin agua/ cemento, el CCR tiene tpicamente

resistencias tan altas, o an ms, que un concreto convencional.3 Se han obtenido

resistencias a la compresin de 70 a 316 kg/cm2con resistencias de campo que varan

desde 150 hasta 700 kg/cm2.

Las propiedades de alta resistencia combinados con la comodidad de la

construccin y la tasa alta de produccin, hace al CCR a menudo ms econmico que

un pavimento flexible.

Para el CCR, la economa fue la madre de la invencin. La necesidad de un

material de volumen alto y bajo costo dirigido a construir pavimentos industriales y

militares, hicieron que se desarrollara la tcnica del CCR.



Este bajo costo, en la actualidad hace que los ingenieros, dueos y gerentes de

construccin continen utilizando al CCR. Pero, adems de su bajo costo, mucha de

esta decisin se debe a su desempeo: la capacidad para resistir cargas pesadas y

especializadas, cargas repetitivas sin falla; la durabilidad para resistir los daos de

congelamiento - deshielo y ataque qumico, y la flexibilidad para construir diferentes

anchos en aplicaciones de pavimentos.

Aunado a lo anterior, tambin se tienen estos beneficios: su color claro jeduce

las necesidades de iluminacin en estacionamientos y reas de almacenaje; la nula

necesidad de cimbra, acero de refuerzo y acabado, aumenta la velocidad de

construccin reduciendo costos y actividades; y si es necesario, las juntas se pueden

construir al terminar su compactacin .

Debido a sus ventajas como un material de pavimentacin de bajo costo y

duradero, el uso del CCR se ha movido a usos ms generales. A comienzo de 1990,

muchos municipios comenzaron usando el CCR, como una base para actividades de

composta o abono orgnico, ya que el CCR proporciona acceso todo el tiempo a los

camiones y equipo pesado, suministra una base firme donde de ejecutan los trabajos

de composta y facilita el control de drenado. Adicionalmente, la pavimentacin permite

producir un abono ms aceptable y valioso porque se previene la contaminacin del

abono con polvo y grava.

3.1.2. Presas de CCR.

Desde su primer uso en los Estados Unidos en 1982 por el Cuerpo de Ingenieros

del Ejercito de los Estados Unidos, para la construccin de la presa Willow Creek en

Oregon, el CCR ha sido utilizado para construir 43 nuevas presas, de las cuales, 28 de

ellas son presas con mas de 50 ft (15.24 m).4



En Rusia se construy la presa Tashkumyr, entre 1987 y 1989, de 75 m de

altura, ubicada sobre el ro Naryn en las montaas de Tjan -Shan. Esta presa est

sometida a variaciones de temperatura de -3.1 C en Enero y 28.1 C en Julio, en

promedio, alcanzndose mnimas de -25 C y mximas de 45C. El costo result un

20% menor que el que hubiera correspondido a un concreto convencional.

En el caso de Mxico, como ejemplo se tiene la presa de Trigomil, Jal., cuya

cortina tiene una altura de 55.0 m

El CCR es un concreto que es esparcido con bulldozer mediante capas de 30 a

60 cm de espesor de gran longitud y que en estado no endurecido es capaz de soportar

el paso del rodillo (de ah su nombre), cuyas dos principales caractersticas seran la

sustitucin de una parte importante de cemento Portland por puzolanas, para producir

lentas elevaciones de temperatura y el contenido de agua lo mas bajo posible.5

Por puzolana se entiende que es un material silceo o aluminoso-silceo con poco

o casi nada capacidad cementante pero cuando existe presencia de humedad

reacciona creando sustancias con propiedades cementantes.

Estas prop

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