Métodos Prácticos de Diseño y Construcción de RCCP
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1 MÉTODOS PRÁCTICOS Y CONSTRUCCIÓN DE RCCP: EXPERIENCIAS EN PUERTO RICO Benjamín Colucci Ríos, PhD, PE, PTOE, FITE, API, JD Seminario de la Beca Dr. Ramón L. Carrasquillo Nuevas Tecnologías para la Optimización de la Construcción Jueves, 9 de octubre de 2014 Colegio de Ingenieros y Agrimensores de Puerto Rico American Concrete Institute (ACI): Puerto Rico Chapter 2 ¡Buenas Tardes! 3 Objetivos • Familiarizar a los participantes con la tecnología de RCCP: • Trasfondo histórico • Propiedades ingenieriles • Especificación Provisional (SP 974) • Beneficios • Presentar los hallazgos del desempeño de los primeros experimentos de construcción de RCCP llevados a cabo en el carril de la AMA, área industrial y estacionamiento en Puerto Rico. 4 Diseño de Mezclas de RCC: Un Balance de Intereses Consistencia Rígida (Estabilidad durante la compactación con rolo vibratorio) Suficiente Humedad (Permitir el mezclado adecuado y distribución de la pasta sin segregación) 5 El Problema Eterno en Puerto Rico 6 PARTE I Definición,Trasfondo Histórico y Características de RCCP 7 Definición de RCCP • Pavimento de Hormigón Compactado con Rolo (RCCP, por sus siglas en inglés) es una tecnología para pavimento nuevo y rehabilitación. • El nombre surge debido a la utilización de un rolo vibratorio pesado para compactar pavimento de hormigón. • Propiedades similares de resistencia y durabilidad, al pavimento de hormigón convencional, pero diferente dosificación de sus constituyentes. 8 Trasfondo Histórico RCCP • Canadá (1970) • Industria Maderera (Logging Industry), carreteras de acceso y parques industriales • Estados Unidos • Facilidades intermodales • Zonas portuarias • Carreteras de tráfico moderado y pesado (Texas, Carolina del Sur, Ohio e Indiana) • Paseos carreteras Interestatales (Georgia) • México • Carreteras intermunicipales con magnitud de carga pesada 9 Características de RCCP • Mezcla de graduación densa • • • • (Well graded) Cero asentamiento (zero slump), con una consistencia similar a una grava húmeda (Damp Gravel) % mayor de agregado fino (para mejorar el confinamiento y consolidación de la mezcla) que hormigón convencional RCC en su estado fresco es más rígido que el hormigón convencional típico de cero asentamiento Densidad máxima de 151.25 lb/pies3 10 Espesor de la Capa de RCC (SP 974) • Máximo 10” por capa (lift thickness) • Espesor mayor de 10” se colocará en dos capas • Ninguna capa será menor de cuatro veces el tamaño máximo nominal de los agregados (NMAS) 11 Consideraciones Críticas: Densidad (SP 974) In-Place Compaction (IPC) 12 Equipo • Pavimentadora con una planchuela/regla (screed) de alta densidad • Rolos/Aplanadoras • Camión de tumba para transportar la mezcla (Dump Truck) 13 Comparación con pavimento de hormigón convencional • RCCP No requiere: • Formaleta • Pasadores lisos (dowels) • Refuerzo estructural • Corte de juntas: • De ser requerido el espaciamiento de las juntas transversales es mayor al de pavimento convencional. (25 a 30 pies) 14 Beneficios de RCCP • Tiene una resistencia y durabilidad similar al hormigón • • • • • • convencional Se abre la via mas rápido al flujo vehicular en comparación con pavimento asfáltico Es costo de colocación, compactación y operación de RCCP basado en análisis de ciclo de vida de pavimento en un periodo de 40 años es menor que el pavimento asfáltico convencional. Puede satisfacer los requisitos de suavidad y uniformidad (“ride quality”) con un tratamiento de “diamond grinding” o equivalente. Provee mayor reflectividad solar que pavimento asfáltico. Mitiga el efecto de calentamiento urbano. Requiere menos iluminación en áreas urbanas que pavimento asfáltico. 15 Ensayos de Resistencia en RCCP (SP 974) 16 Resistencia a Compresión del Hormigón a 24 horas, 28 días y Contenido Máximo del Componente Cementante para Diferentes Mezclas de RCC 17 Problemas / Limitaciones • Bolsillos de depresión aislados se pueden observar en la superficie si no se satisfice los requerimientos de densidad máxima y uso inadecuado del rolo, crea un potencial de peligro por la posible acumulación de agua en esas depresiones superficiales. • Las depresiones aisladas afectan la efectividad del “Diamond Grinding”, textura no uniforme, que puede afectar las características friccionantes. 18 Inclemencias del tiempo (SP 974-4.07) • Precauciones especiales deberán tomarse para minimizar la pérdida de humedad debido a la evaporación. • Periodos de altas temperaturas • Condiciones ventosas • Precauciones incluyen: • Rociar con agua los agregados • Proveer toldo a los camiones de tumba en acarreo • Reducir el tiempo disponible entre mezclado y la compactación final • La mezcla RCC solamente podrá colocarse cuando cualquier combinación de temperatura ambiente, humedad relativa, temperatura de hormigón y velocidad del viento, resulte en una razón de evaporación menor o igual a 0.2 lbs./ft2/hr para hormigones con contenido de material cementicio menor de 564 lbs./yd3 19 20 PARTE II Componentes Proceso de Diseño 21 Componentes principales de RCC • Diseño de mezcla • Producción de mezcla • Colocación • Compactación • Construcción de Junta • Curado • Textura superficial (“Diamond Grinding”) 22 Basic Ingredients of RCC 23 Agregados 24 Controlar el contenido de humedad de los agregados 25 Consistencia de la mezcla RCC (Damp Gravel) 26 Proceso de Roleo RCCP Central Plant Mix Pug Mill 27 Proceso de Roleo RCCP 28 29 30 Sistema de Distribución de la Mezcla RCCP con el Gusano (AUGER) NOTA: Observese cuan seca está la mezcla en esta etapa del proceso 31 High Density Pavers (Pavimentadora) Vogele 1800 with a AB600-TP2 32 Proceso de Mezclado 33 Equipos utilizados para el proceso de colocación y compactación de RCCP 34 Compactadora 35 Compactación de RCCP 36 Efectuar Ensayo de Densidad (Nuclear Density Gauge) 37 Curado de RCCP 38 Curado de RCCP (cont.) 39 Construcción de Junta 40 41 Superficie Terminada 42 43 44 45 PARTE III Proyecto Experimental en Puerto Rico 46 Proyecto Carril Exclusivo Autoridad Metropolitana de Autobuses (AMA) • Tamaño de Proyecto: 200 m2 • Método de construcción: • Remoción de mezcla asfáltica • • • • inestable Acondicionar la base Colocación de 8’’ de RCCP Curado Fresado con diamante (“Diamond Grinding”)* *Ensayos de control de calidad y aceptación conforme a la especificación (SP 974). Fuente: CEMEX, Puerto Rico Sábado 10:00 PM 47 Proyecto Carril Exclusivo Autoridad Metropolitana de Autobuses (AMA) cont. Domingo, madrugada – superficie de material con curado Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario y al Ing. Julián A. Motta CEMEX, Puerto Rico 48 Carril Exclusivo Autoridad Metropolitana de Autobuses (AMA) – Ave. Ponce de León, PR-25 8.0” de RCC Colocadas sobre subrasante compactada aprox. 2,000 m2 ejecutados a la fecha Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario CEMEX, Puerto Rico 49 Facilidad Industrial de Tanques de Fluidos: Flexitank Depot • Recibe diariamente alrededor de 50 tanques de fluidos • Carga máxima: 150 toneladas. Condición del pavimento en la facilidad industrial antes de aplicar RCCP Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario CEMEX, Puerto Rico 50 Facilidad Industrial de Tanques de Fluidos: Flexitank Depot • En el 2012 se propuso el siguiente diseño estructural: • Pavimento de concreto: 8” • Base granular A-1-a: 36” • Nota: El dueño encontró que el diseño propuesto era muy costoso. • Diseño finalmente construido en el 2012: • Capa superior: Asfalto reciclado • Base granular A-1-a: 12” • En el 2013, debido a la magnitud de las cargas pesadas y el deficiente desempeño del pavimento, el dueño considera nuevamente el diseño con RCCP. Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario CEMEX, Puerto Rico 51 Facilidad Industrial de Tanques de Fluidos: Flexitank Depot • • • • • Tamaño de Proyecto: 5,600 m2 Presupuesto: $363,000.00 RCC: 1120 m3 Base: 840 m3 Equipos: • Pavimentadora - Vogele 1800 with a AB600-TP2 • Aplandora - 12 ton Hamm Double Drum Roller Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario CEMEX, Puerto Rico 52 Estacionamiento Facilidad Privada Comercial Olive Garden & Famous Dave Site, Bayamón, PR • • • • • Tipo de Pavimento: 1.5” de mezcla asfáltica en la superficie, sobre 4” RCCP en la base, sobre relleno compactado Tamaño de Proyecto: 6,595 m2 Costo Unitario: 2 $21.00/m RCC: 670 m3 Equipos: • Pavimentadora - Vogele 1800 with a AB600-TP2 • Aplandora - 12 ton Hamm Double Drum Roller Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario CEMEX, Puerto Rico 53 Estacionamiento Facilidad Privada Comercial Olive Garden & Famous Dave Site, Bayamón, PR Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario CEMEX, Puerto Rico 54 Conclusión • En un análisis del costo de vida del pavimento (LCCP), la • • • • • • tecnología RCCP es costo efectivo para carreteras nuevas y rehabilitación. Su alta resistencia y durabilidad minimiza el potencial de gastos de mantenimiento durante el ciclo de vida. Ambientalmente amigable. La sobrecarga en los vehículos pesados que transitan en las vías públicas en la Isla lo hacen el RCCP una alternativa viable. Su aplicación en zonas portuarias y estacionamientos es costo efectiva. Los controles de humedad y densidad son críticos para tener un buen producto. La terminación con “Diamond Grinding” o equivalente atiende los requisitos de suavidad y uniformidad que se requieren para las carreteras de primer orden. 55 Agradecimientos • Ing. Arturo Rosario • Cemex Corporativo • Ing. Julián Alberto Motta • Cemex Corporativo • Ing. José Miguel López • Director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT • Ing. Miguel A. Estrella • Sub-director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT 56 ¡Muchas Gracias por la Oportunidad! 57 PARTE IV SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT Autoridad de Carreteras y Transportación (ACT) 58 SPECIAL PROVISION 974: ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 59 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-2 MATERIALS (CONT.) 60 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-2 MATERIALS (CONT.) 61 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-2 MATERIALS (CONT.) 62 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-2 MATERIALS (CONT.) 63 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-2 MATERIALS (CONT.) 64 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-2 MATERIALS (CONT.) 65 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-2 MATERIALS (CONT.) 66 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING 67 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 68 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 69 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 70 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 71 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 72 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 73 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 74 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 75 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 76 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 77 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 78 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.) 79 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS 80 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 81 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 82 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 83 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 84 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 85 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 86 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 87 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 88 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 89 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 90 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 91 SPECIAL PROVISION 974 ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT 974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.) 92 Conclusión • En un análisis del costo de vida del pavimento (LCCP), la • • • • • • tecnología RCCP es costo efectivo para carreteras nuevas y rehabilitación. Su alta resistencia y durabilidad minimiza el potencial de gastos de mantenimiento durante el ciclo de vida. Ambientalmente amigable. La sobrecarga en los vehículos pesados que transitan en las vías públicas en la Isla lo hacen el RCCP una alternativa viable. Su aplicación en zonas portuarias y estacionamientos es costo efectiva. Los controles de humedad y densidad son críticos para tener un buen producto. La terminación con “Diamond Grinding” o equivalente atiende los requisitos de suavidad y uniformidad que se requieren para las carreteras de primer orden. 93 Agradecimientos • Ing. Arturo Rosario • Cemex Corporativo • Ing. Julián Alberto Motta • Cemex Corporativo • Ing. José Miguel López • Director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT • Ing. Miguel A. Estrella • Sub-director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT 94 ¡Muchas Gracias por la Oportunidad!
