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RELLENO FLUIDO DE RESISTENCIA CONTROLADA.
42.1 DEFINICION Esta especificación administra el uso de materiales, almacenamiento, acopio, manipuleo, dosificación y mezclado de Relleno Fluido de Resistencia Controlada (RFRC) para su uso en Relleno de zanjas de alcantarillas y otras estructuras complementarias. El Relleno Fluido de Resistencia Controlada, es un material con características que corresponde a un suelo mejorado y que tienen las propiedades como fluidez y una resistencia controlada. Este material es utilizado como material de relleno económico y como alternativa al relleno granular compactado, por sus característica de fluidez no requiere vibrado o compactación para su perfecta consolidación. El Relleno Fluido ni es concreto (Hormigón) ni es utilizado para reemplazar el concreto. Esta mezcla está compuesta por cemento portland, agregados, agua. Por sus propiedades, el Relleno Fluido es ideal para el relleno de excavaciones, zanjas, cavidades y para la conformación de bases en sustitución de materiales granulares o arcillosos. Este material puede alcanzar un rango de resistencia de 3.5 a 85 kg/cm2. En términos de su fluidez, el asentamiento (revenimiento), tal como se mide para el concreto, debe ser generalmente superior a 200 mm. La resistencia a mayor edad de un RFRC removible debe estar en el rango de 3.5 a 85 kg/cm2 (0.2 a 1.4 MPa) medida por la resistencia a compresión de las probetas cilíndricas. La actividad comprenderá en el Relleno Fluido de las obras terminadas ya sean estas alcantarillas tubulares, alcantarillas rectangulares, rectangulares, muros de contención u otras donde el ingeniero considere su uso beneficioso.
42.2 MATERIALES El material de Relleno Fluido de resistencia controlada, deberá estar compuesto de aglutinante (cemento portland), agregado fino, grueso y agua.
42.2.1CEMENTO 42.2.1 CEMENTO El cemento provee la cohesión y la resistencia para los rellenos fluidos. Para la actividad se recomienda el uso de Cemento Portland Tipo I conforme a las especificaciones ASTM C150. Otros tipos de cemento, incluyendo los cementos mezclados o con adiciones, conforme a la especificación ASTM C595. VOLUMEN IV. ESPECIFICACIONES ESPECIFICACIONES TÉCNICAS TÉCNICAS A. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS TÉCNICAS GENERALES GENERALES
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El contenido de cemento varía desde 30 a 130 kg/m3, dependiendo de los requerimientos de cantidad y ganancia de la resistencia, debiendo ser la cantidad mínima de 60 kg/m3.
42.2.2 AGREGADOS FINOS Y GRUESOS Los agregados son frecuentemente el mayor constituyente de las mezclas de Relleno Fluido. El tipo, grado y forma de los agregados pueden afectar propiedades físicas tales como fluidez y resistencia a compresión. Los materiales granulares de excavación con propiedades de menor calidad que los agregados para concreto pueden generar variaciones indeseables en las propiedades físicas de los componentes de la mezcla y tendrán un efecto significativo en el desempeño de esta. Suelos con finos de arcilla han demostrado problemas de mezclado incompleto, mezcla pegajosa, exceso en la demanda de agua, contracción y resistencia variable. Estos tipos de suelo no se deben considerar para producir Relleno Fluido. Si la mezcla no está correctamente dosificada, puede haber segregación a niveles muy altos de fluidez, cuando esta es producida por altos contenidos de agua. Debido a que en la mayoría de los casos de mezclas RFRC los contenidos de materiales gruesos y pesados son mínimos y además este material no se vibra, las probabilidades de generar segregación son muy bajas. Esta especificación define los requisitos para calificar la calidad del agregado fino y grueso:
-
Diámetro máximo igual a 75 mm Limite liquido ≤ 40%
-
Índice de Plasticidad ≤18%
-
No DE TAMIZ
% EN PESO QUE PASA
4
≥ 50
40
15 - 100
200
≤ 50
42.3 EQUIPO La naturaleza, capacidad y cantidad del equipo a emplear, dependerá del tipo y dimensiones de la obra que se ejecute. El CONTRATISTA deberá presentar una relación detallada del equipo a emplearse en la obra, para la consideración y aprobación del INGENIERO
VOLUMEN IV. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS A. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES
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42.4 EJECUCION 42.4.2DOSIFICACION Es importante tomar precauciones para asegurar que la mezcla esté diseñada para proporcionar una resistencia adecuada, pero que al mismo tiempo sea lo suficientemente blanda como para permitir ser excavada en caso de que sea necesario. Un rango sugerido para la resistencia a los 28 días es entre 50 psi y 100 psi. Las mezclas que tienen una resistencia a la compresión a los 28 días mayor a los 100 psi debiesen evitarse, ya que aumentarían la dificultad de excavaciones futuras, de ser necesarias. El diseño de la mezcla debiese ser testeado en laboratorio antes de su instalación, para asegurar la obtención de los resultados apropiados durante su colocación en terreno. Una mezcla realizada en terreno también puede requerir monitoreo y ajustes para conservar la mezcla y las propiedades adecuadas. Estas variaciones en la mezcla en terreno pueden deberse a muchos factores, incluyendo el contenido de agua, temperatura y humedad ambiental durante la colocación. El material consistirá en una mezcla de Cemento Portland, agregado y agua. El relleno fluido con resistencia de 3.5 a 7 kg/cm2 puede ser fácilmente excavado con equipos convencionales y manuales en caso de que este se requiera en futuras actividades. La resistencias a compresión de 3.5 a 21 kg/cm2 son muy bajas comparadas con las del concreto. Sin embargo, en términos de la presión de soporte permitida, la cual constituye un criterio de uso común para medir la capacidad de un suelo para soportar una carga, una resistencia de 3.5 a 7 kg/cm2 es equivalente a un relleno bien compactado. Las mezclas serán dosificadas por el CONTRATISTA con el fin de obtener una Resistencia Característica cilíndrica de compresión a los 28 días para> •
Rellenos estructurales (Zanjas, Alcantarillas, muros, etc)
5 kg/cm2
•
Calidad de Sub Base
7 a14 kg/cm2
•
Calidad de Base Revenimiento mayor a
15 a 25 kg/cm2 200 mm
•
Masa Unitaria de
1600 a 1900 kg/m3
•
Fraguado inicial de
3 a 8 horas
•
Módulos de reacción K de 50 a 750 pci
1.4 a 20 kg/cm3
•
VOLUMEN IV. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS A. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES
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La manera de dosificar el relleno fluido será por cualquier método especificado por alguna norma aplicable a vías férreas o carreteras, hasta conseguir que la mezcla cumpla con las propiedades deseadas de flujo, densidad y resistencia. Las proporciones sugeridas (previa ensayo en laboratorio) para un metro cúbico de agregado (1m 3) son: a) Cemento: 75 kg/m3. Dosificado en peso. Esta es la cantidad mínima de cemento que se debe incorporar, puede aumentar en función de las necesidades de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas, en ningún caso puede disminuir. b) Agregados: Agregados finos en cantidades comprendidas entre 1500 y 1800 kg/m 3 . Dosificados en peso. Cuando se utilizan agregados gruesos, su contenido deberá ser aproximadamente igual al de los agregados finos, no obstante se pueden usar los materiales provenientes de las excavaciones propias, con tal que su contenido de arcilla no tenga un contenido superior al 7% de material pasante en tamiz 200. c) Agua: El contenido de agua estarás entre 190 y 340 kg/m3. El contenido de agua será mayor cuanto mayor sea el contenido de finos. d) Aditivos: Según sus especificaciones cuando sea necesario se usaran aditivos incorporadores de aire y acelerante de fraguado.
42.4.2PREPARACION Se puede realizar en centrales de mezclado, plantas de concreto y en camiones mezcladores de concreto. Se debe seguir la misma secuencia y procedimiento de cargue de los materiales en todas las bachadas, para asegurar la calidad y uniformidad del Relleno Fluido, teniendo en cuenta los siguientes pasos:
•
Añadir de 70 a 80% del agua requerida Añadir 50% de los agregados finos
•
Añadir toda la cantidad de cemento
•
Añadir la cantidad restante de los agregados finos
•
Añadir la cantidad restante del agua
•
Se debe verificar con antelación el tiempo de mezclado para asegurar la calidad y uniformidad del Relleno Fluido. Es fundamental realizar un buen amasado de la mezcla por un tiempo mínimo de cinco (5) minutos para conseguir la dispersión y lograr la fluidez y estabilidad del material.
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42.4.3TRANSPORTE Se realiza con camiones mezcladores y/o agitadores. El material de baja resistencia controlada requiere que la mezcla se agite constantemente con el fin de que los componentes solidos permanezcan en suspensión, durante el transporte y en el tiempo de espera para la descarga.
42.4.4COLOCACION Se puede realizar de forma similar a la de los morteros y concretos corrientes, con los equipos disponibles en las obras, es decir, vertido directo por la canaleta del mixer, utilización de baldes, cintas o incluso con bombeo a baja presión o con bombas rotativas. El Contratista cuidará de levantar los rellenos de manera equilibrada en todas las obras cuidando de no cargar excesivamente un lado con respecto al otro sea en alcantarillas, estribos de estructuras cajón ó relleno de cabezales. Si bien se recomienda colocar el relleno fluido en capas sucesivas, se podrá utilizar una capa continua si se han tomado adecuadamente las medidas necesarias para prevenir la flotación de la estructura celular. En todos los casos el relleno bajo este ítem será realizado hasta antes de la colocación de las capas finales de terraplén, es decir hasta el nivel de -0,60 por debajo de la cota de subrasante, debiendo ser conformadas estas últimas dos capas con los procedimientos y bajo las condiciones del ítem de Terraplén correspondiente a los Movimientos de tierra Previo al relleno se debe humedecer el área a rellenar con una mejor adherencia, se deberá tener cuidado en que el relleno se coloque simultáneamente a la misma altura en ambos lados de la obra a rellenar. •
El CONTRATISTA deberá notificar por escrito al INGENIERO para realizar este trabajo; la zanja a
•
rellenar deberá estar limpia de todo material (papel, madera, plástico, etc) La altura del relleno fluido será de 60 cm por encima de la clave del tubo o cajón (dependiendo de la tapada o encape en cada caso).
•
Todos los rellenos que en una de sus caras se encuentren adosadas a taludes naturales ó taludes de relleno anteriormente construido, deberán ser conformados sobre escalones practicados en el talud de apoyo con las dimensiones que indique el SUPERVISOR o que se encuentren detalladas en los planos. Estos escalones no serán medidos por separado y formaran parte del ítem de relleno en estructuras y obras de drenaje.
•
Durante la instalación, se recomienda el uso tanto de un sistema de anclaje como de capas sucesivas. Se debe tener en cuenta que el relleno debe ser ubicado de manera uniforme en
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ambos lados para evitar que fuerzas desequilibradas actúen sobre el tubo o la estructura de sección rectangular. Debe haber un periodo de espera entre capas, según lo especificado por el SUPERVISOR de obra. Este tiempo depende principalmente de la mezcla de diseño, la temperatura ambiente y la humedad. La resistencia a la compresión típica del relleno fluido a la semana, es de 2.8 a 4.2 kg/cm2. El uso de plastificantes u otros aditivos puede afectar •
considerablemente el tiempo de curado y la resistencia a la compresión final. Cuando se requiera colocar algún otro tipo de relleno adicional sobre el relleno fluido para llegar al nivel de subrasante del proyecto, éste no debe ser colocado hasta que el relleno fluido haya llegado a una resistencia a la compresión mínima. Dado a que la humedad es beneficiosa para el curado, puede ser conveniente colocar una capa delgada de suelo (150 mm) en la parte superior del relleno fluido para mejorar la misma.
•
Para relleno de estructuras de ninguna manera se deberá colocar el material en alturas superiores a 1.20 mt. El tiempo requerido entre colocación de capas debe ser al menos de 3 horas.
•
El material debe permanecer sin ser afectado por actividades de construcción por lo menos 24
•
horas después de colocado. Para revenimientos menores a 20 cm se recomienda el uso de herramienta manual para su correcta colocación y nivelación.
42.4.5CONSOLIDACION DEL RELLENO FLUIDO Es el tiempo necesario para que el relleno fluido cambie del estado plástico al endurecido hasta obtener la resistencia para soportar el peso de la persona. El tiempo de fraguado depende del tipo y calidad del cemento, dosificación y fluidez del relleno, temperatura ambiente y de la mezcla, la humedad y el espesor del relleno. En condiciones normales, el paso de personal y maquinaria se puede realizar de 3 a 8 horas y para poder soportar el tráfico normal se requiere de 24 a 36 horas. Cuando se utilice Relleno fluido no se efectuará ninguna compactación hasta haber llegado a la cota de 30 cm sobre la clave de la obra de arte. A partir de los 30 cm de la cara superior de la obra de arte, la compactación se efectuará utilizando compactadoras mecánicas. La compactación se efectuará en capas con espesores que garanticen el efecto de compactación requerido. El espesor máximo de cada capa será de 30 cm. La compactación del material de relleno deberá llegar al 95% de densidad del proctor normal El contratista VOLUMEN IV. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS A. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES
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estará obligado a demostrar ante la Supervisión la densidad de compactación mediante el método de "reemplazo de arena" y deberá tener a disposición en obra los equipos de ensayo correspondientes.
42.4.6CURADO Y PROTECCION Los métodos de curado específicos para el concreto no son considerados esenciales para los rellenos fluidos aunque pueden ser usados a criterio del usuario. El relleno fluido al no requerir curado, vibrado, no compactación, simplifica en gran manera el proceso constructivo, pues una vez descargado directamente del camión al punto de descarga, el material cubrirá hasta los lugares más inaccesibles exactamente como lo haría un líquido que llena a su totalidad el elemento que lo contiene. Esto representa facilidad, velocidad, limpieza y reducción de personal; comparado con el método tradicional de compactar con capas suelos granulares. El relleno fluido no podrá ser utilizado en todas las condiciones de temperatura y tiempo. Se recomienda que la temperatura sea de por lo menos 5ºC y que el suelo en contacto con el relleno fluido no esté congelado. No deben presentarse precipitaciones considerables durante las primeras 24 horas d espués de su colocación
42.5 CONTROL TECNOLOGICO Tiene la finalidad de asegurar, durante la ejecución del hormigón, el cumplimiento de los valores fijados en la dosificación, siendo indispensable para esto el control gravimétrico del diseño, la humedad de los agregados, la composición granulométrica de los mismos, el consumo del cemento y el grado de asentamiento de la mezcla, con objeto de efectuar las correcciones que fueran necesarias para mantener la dosificación recomendada. Se debe procurar que el lugar donde se hagan los cilindros este a la sombra y no este expuesto al viento, vibraciones o personas curiosas. Los testigos se dejan en el lugar de hechura durante cuatro días y se deben humedecer con agua permanentemente. Al cuarto día se deben trasladar al sitio de curado, se deben tener todos los cuidados al momento de transportar los cilindros y estos deben estar lo más frescos que sea posible, y si es factible trasladarlos inmersos en agua. Realizara el control de actividades de limpieza como condición previa a la iniciación del relleno, debiendo autorizar por escrito el inicio del relleno fluido, previa solicitud de ejecución por parte del Contratista.
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Se procederá a verificar las dimensiones para el relleno fluido para fines de cubicación. Verificara que la mezcla este acorde con la dosificación asumida, sacara conjuntamente con el CONTRATISTA las probetas de prueba para el ensayo de la resistencia, que deben alcanzar al menos 5 kg/cm2 (≥ 5 kg/cm2) a los 28 días. El control para la extracción de muestras se realizar a en cualquier momento durante el vertido. Control de Calidad del Relleno Fluido de Resistencia Controlada. El RFRC siendo un material de uso en la construcción debe respaldar el uso que se le da con un control de calidad específico estipulado en las Normas ACI y ASTM. El control de calidad aplicado a las mezclas de Relleno Fluido de Resistencia Controlada (RFRC) varía de acuerdo con la experiencia previa, aplicación, materiales utilizados en la mezcla, y nivel de calidad deseado. Se sacaran 2 probetas cada 10 m3 de vaciado. Prueba de Revenimiento de Mezcla de Relleno Fluido de Resistencia Controlada (ASTM C-143) •
Se realiza el ensayo de revenimiento, el cual consiste en llenar un molde (cono de Abrams), con una muestra de Relleno Fluido Resistencia Controlada (RFRC) y medir el asentamiento que experimenta al quitar el molde.
•
La prueba del Revenimiento se realiza de la siguiente manera:
Se toma una muestra de suelo cemento fluido
Se llena el cono de Abrams (de 30 cm. de alto, 20 cm. de diámetro en la base mayor y 10 cm. de diámetro en la base menor), a diferencia de la prueba que se le realiza al concreto que se llena con tres capas de la mezcla compactando con una varilla de hierro; la mezcla de RFRC por su propiedad de fluidez se llena hasta llenar el cono (no necesita varillarse) Llenado del cono Abrams.
•
Una vez lleno, se enrasa el borde superior e inmediatamente se levanta en forma vertical
Luego se mide el asentamiento del RFRC Levantamiento del cono de Abrams
Medición de Revenimiento
Este ensayo es sugerido para medir la consistencia de mezclas de RFRC. que contengan partículas mayores a ¾ de pulgada, y para mezclas con una consistencia menores a 8 pulgadas.
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En mezclas muy fluidas, este método no es aplicable, ya que el mismo material confina lateralmente el material de la zona central, tendiendo a frenar dicha fluidez.
Procedimiento a seguir para elaborar los especímenes: •
Al molde y su base se le debe colocar una capa de aceite antes de usarlo, esto sirve para lubricar y facilitar el desmoldado.
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El molde se coloca sobre una superficie horizontal, rígida y nivelada libre de vibraciones; los especímenes deben ser preparados en un lugar tan cercano como sea práctico donde serán almacenados durante los primeros cuatro días.
•
•
•
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Mezcle completamente el RFRC en el recipiente de muestreo y mezclado. Con un balde o pala, cucharones, a través de la porción central del receptáculo y ponga el RFRC dentro del molde cilíndrico. Repita hasta que el molde esté lleno sin varillarse Usando una cuchara de albañil o la varilla se enrasa la superficie del cilindro Finalmente se almacenan los cilindros en el sitio de construcción hasta el cuarto día después de la preparación
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Se desmoldan al 4to día y se colocan en una superficie firme y nivelada libre de vibración.
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Los cilindros deberán ser almacenados bajo condiciones que mantengan la temperatura inmediatamente adyacente a los cilindros en el rango de 16 a 27° C (60 a 80° F).
•
Después del primer día, proporcione una humedad ambiental alta cubriendo los cilindros con papel periódico húmedo u otro material altamente absorbente
Prueba a compresión de los cilindros del Relleno Fluido de Resistencia Controlada (ASTM C 39 / C 39M) El ensayo de la resistencia a la compresión se realiza basándose en la norma ASTM C-39, los cilindros de suelo cemento fluido se ensayan a los 28 días con el objeto de obtener la resistencia. La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de cualquier mezcla a carga axial.
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Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm²) a una edad de 28 días y se le designa con el símbolo f´c. Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas de especímenes de suelo cemento fluido. La resistencia del RFRC puede ser medido por varios métodos. Los más comunes son los ensayos de resistencia a compresión no confinada. Procedimiento empleado para el Ensayo de Resistencia a la Compresión: •
Se pesan los especímenes, se mide la altura y el diámetro del cilindro;
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Se coloca el bloque de carga inferior con su cara endurecida hacia arriba sobre la placa de la máquina de ensayo;
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Cuidadosamente alinear el eje del espécimen con el centro del cabezal del bloque con asiento esférico Aplicar la carga continuamente y sin golpe a una razón constante de tal forma que el cilindro no falle en menos de 2 min. No hacer ajustes en los controles de la máquina de ensayo cuando un espécimen está cediendo rápidamente antes de la falla;
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Aplicar la carga hasta que el espécimen falle y luego se registra la carga máxima expresada en kg/cm²;
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Maquina empleada para ruptura de cilindros probados a compresión;
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Fallas de las Probetas de Suelo Cemento Fluido.
Un rango sugerido para la resistencia a los 28 días es entre 3.5 kg y 7 cm 2. Las mezclas que tienen una resistencia a la compresión a los 28 días mayor a los 7 cm 2 debiesen evitarse, ya que aumentarían la dificultad de excavaciones futuras, de ser necesarias. El diseño de la mezcla debiese ser testeado en laboratorio antes de su instalación, para asegurar la obtención de los resultados apropiados durante su colocación en terreno. Una mezcla realizada en terreno también puede requerir monitoreo y ajustes para conservar la mezcla y las propiedades adecuadas. Estas variaciones en la mezcla en terreno pueden deberse a muchos factores, incluyendo el contenido de agua, temperatura y humedad ambiental durante la colocación.
42.6 MEDICION Y FORMA DE PAGO Por tratarse de un contrato bajo la modalidad llave en mano, el procedimiento de cuantificación y forma de pago será concertado por el CONTRATISTA con el EQUIPO DE CONTROL Y MONITOREO y EL CONTRATANTE.
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