Diseño de mezclas de concreto compactado con rodillo utilizando conceptos de compactación de suelos

Abstract

Actualmente el Concreto Compactado con Rodillo (CCR) es una técnica que se está empleando alrededor del mundo para la construcción principalmente de pequeñas presas y la reparación de éstas. La rapidez de la puesta en obra, el relativamente bajo contenido de cemento y la utilización de aditivos minerales (cenizas volátiles, filler calizo, residuos mineros, etc.), explican el motivo por el cual este material es económicamente interesante para la industria de la construcción. En el desarrollo de esta tecnología y del diseño de las mezclas CCR han surgido dos filosofías, la filosofía de Suelos o Geotécnica y la de Concreto. En esta Investigación se ha utilizado la filosofía Geotécnica, que considera que el CCR puede ser tratado como un suelo procesado desde la fase de diseño hasta su colocación y la realización de los ensayos de campo del material, haciendo uso de equipos y procedimientos familiares a la Mecánica de Suelos. Después de colocado el CCR debe ser curado y tratado como si fuera un concreto convencional. En base a estos principios y teniendo en cuenta que en el Perú esta tecnología no se ha desarrollado ampliamente, se elaboró un programa de investigación con el objeto de proporcionar información orientada a conocer los atributos del CCR y los procedimientos básicos para realizar el diseño de la mezcla por métodos de Compactación de Suelos e identificar sus posibles aplicaciones en nuestro país. Esta investigación fue desarrollada en los laboratorios de Estructuras y Geotecnia del CISMID de la Universidad Nacional de Ingeniería, donde se hizo uso de la filosofía de Suelos para el diseño de la mezcla CCR y se desarrollaron ensayos para determinar varias de sus propiedades, adaptándose nuevos equipos para conseguir la preparación y compactación de la mezcla, similar a la que se obtendrá en el campo. En los laboratorios de Ensayos de Materiales y de Mecánica de Suelos de la Universidad Nacional de Ingeniería se determinaron las características de los agregados utilizados en el diseño. Para las diversas mezclas diseñadas se utilizaron diferentes proporciones de cemento Portland Tipo I y de cemento Puzolánico Tipo IP, se hicieron ensayos de resistencia a la compresión y durabilidad con el fin de comparar los resultados y determinar el diseño de mezclas óptimo. Del mismo modo, se hallaron valores del módulo de elasticidad en diferentes edades, obteniéndose valores que servirán de guía del comportamiento de este material para otros cálculos necesarios y evaluar el uso de las mezclas CCR en diferentes proyectos. Los resultados de los ensayos indican que la proporción de mezcla usando metodologías geotécnicas provee una alternativa viable para el diseño de mezclas CCR, creándose una opción de solución a problemas relacionados a la construcción de nuevas presas y la rehabilitación de las existentes. Las mezclas obtenidas en esta investigación servirán de modelo para implementar esta técnica en nuestro país, demostrando su desarrollo de una manera sencilla.

Nowadays the Roller Compacted Concrete (RCC) is a technology that is used around the world for the construction mainly of small dams and the repair of these. The rapidity of the putting in work, the relatively low content of cement and the utilization of mineral additives (fly ashes, fillers, mining residues, etc.) explain the reason for which this material is economically interesting for the construction industry. In the development of this technology and of the RCC mix design, two philosophies have arisen, the Soils or Geotechnical philosophy and the Concrete philosophy. In this Investigation there has been in use the Geotechnical philosophy which considers that the RCC can be treated as a soil tried from the phase of design to its placement and the accomplishment of the field tests of the material, using equipments and familiar procedures to the Soils Mechanics; after placed the RCC should be cured and treated as if it were conventional concrete. On the basis of this principles and bearing in mind that in Peru this technology has not developed widely, a program of investigation was elaborated in order to provide information orientated to know the attributes of the RCC and the basic procedures to conduct the mix design for Compactation's methods of Soils and to identify its possible applications in our country. This research was developed in the laboratories of Structures and Geotechnics of CISMID of the Universidad Nacional de Ingeniería, where the Soil philosophy was used for the RCC mixtures design and tests were developed to determine several of their properties, adapting new equipments to obtain the preparation and compactation of the mixture, similar to the one that will be obtained in the field. The characteristics of the agreggates used in the design were determined in the laboratories of Material Testing and of Soils Mechanics of the Universidad Nacional de Ingenieria. For the diverse designed mixtures different proportions of Portland Type I and Puzolanic Type IP were used, compressive strength and durability tests were done in order to compare the obtained results and to determine the most ideal mix design. In the same way, values of the modulus of elasticity were obtained in different ages, values that will be used as guide of the behavior of this material for other calculations and to evaluate the use of the RCC mixtures in different projects. Test results indicate that the mixtures proportion using geotechnical methodologies provides a viable alternative for RCC design mixtures, an option of solution being created to problems related to the construction of new dams and the rehabilitation of existing dams. The mixtures obtained in this investigation will be used as a model to implement this technology in our country, demonstrating his development on a simple way.