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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
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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.
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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
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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
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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
Introduccin capitular 20
Objetivo capitular 21
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
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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
Conclusin capitular 38
CAPTULO 3 CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS. CCR 39
Introduccin capitular 39
Objetivo capitular 40
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
Conclusin capitular 57
ING. OSCAR RSETE JARILLO IX
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CAPTULO 4 CASO REAL "CARRETERA CD. VALLES-TAMPICO" 59
Introduccin capitular 59
Objetivo capitular 60
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
Conclusin capitular 75
CAPTULO 5 COSTOS 76
Introduccin capitular 76
Objetivo capitular 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
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Conclusin capitular 82
CONCLUSIONES 85
RECOMENDACIONES 88
BIBLIOGRAFA 89
ANEXO A 92
ANEXO B 101
ANEXO C 112
APNDICE I 115
ING. OSCAR RSETE JARILLO XI
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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
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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
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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
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INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN
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
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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
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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
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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:
ING. OSCAR RSETE JARILLO 2
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 3
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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
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 5
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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
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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
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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
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 9
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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
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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
ING. OSCAR RSETE JARILLO 11
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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
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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
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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
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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.
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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
ING OSCAR RSETE JARILLO 16
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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
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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.
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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.
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http://www.portcement.orghttp://www.icc.ucv.cl/obrasviales/pavimento.htm
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C I I C! cAPi^a^ L , o T E C A
CONCRETO HIDRULICO
Introduccin capitular
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
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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
ING. OSCAR RSETE JARILLO 21
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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-
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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
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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.
ING OSCAR RSETE JARILLO 24
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 25
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 26
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 27
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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
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 29
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 30
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 31
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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
ING OSCAR RSETE JARILLO 32
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 33
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 34
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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
ING. OSCAR RSETE JARILLO 35
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 36
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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
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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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 38
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
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CAPTULO 3
CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS. CCR
Introduccin capitular
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.
ING. OSCAR RSETE JARILLO 39
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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
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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.
ING OSCAR RSETE JARILLO 41
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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
ING. OSCAR RSETE JARILLO 42
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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