compactaciÓn inteligente de suelos, bases y rita …

COMPACTACIÓN INTELIGENTE DE SUELOS, BASES Y

SUB-BASES EN COLOMBIA

RITA ESQUIVEL CARRANZA

Cód.: 201010820

Asesora:

SILVIA CARO-SPINEL Ph.D.

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

INFRAESTRUCTURA VIAL

DICIEMBRE DE 2011

BOGOTÁ D.C.

ii

Tabla de contenido

ANTECEDENTES ................................................................................................................ 1

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 3

2. OBJETIVOS .................................................................................................................... 4

2.1. GENERAL .............................................................................................................. 4

2.2. ESPECÍFICOS ........................................................................................................ 4

3. COMPACTACIÓN DE SUELOS ................................................................................ 5

3.1. GENERALIDADES ............................................................................................... 5

3.2. COMPACTACIÓN EN EL LABORATORIO .................................................... 6

3.3. COMPACTACIÓN VIBRATORIA ..................................................................... 8

3.3.1. Amplitud ......................................................................................................... 8

3.3.2. Frecuencia ....................................................................................................... 9

3.3.3. Masa Activa .................................................................................................... 9

3.3.4. Velocidad de Avance .................................................................................. 10

3.3.5. Vibración ....................................................................................................... 11

4. COMPACTACIÓN INTELIGENTE ........................................................................ 13

4.1. CONTEXTO HISTÓRICO .................................................................................. 14

4.2. FUNCIONAMIENTO ......................................................................................... 16

4.2.1. Sistema de Instrumentación ....................................................................... 16

4.2.2. Sistema de Documentación ........................................................................ 17

4.2.3. Tipos de Medición ....................................................................................... 19

4.3. BENEFICIOS ........................................................................................................ 20

4.3.1. Mejoramiento de la Densidad .................................................................... 20

4.3.2. Incremento de la Productividad ................................................................ 20

4.3.3. Reducción en Costos de Mantenimiento .................................................. 21

4.3.4. Registro de los Valores de Rigidez ............................................................ 21

4.3.5. Áreas no Compactables .............................................................................. 21

iii

4.3.6. Compactación a profundidad .................................................................... 22

4.3.7. Para los Contratistas .................................................................................... 22

4.4. COMPACTADORES .......................................................................................... 23

4.4.1. Hamm AG ..................................................................................................... 23

4.4.2. Bomag ............................................................................................................ 27

4.4.3. Sakai ............................................................................................................... 30

4.4.4. Dynapac ........................................................................................................ 32

4.4.5. Ammann/Case ............................................................................................ 35

4.4.6. Caterpillar (CAT) ......................................................................................... 37

5. COMPACTACIÓN INTELIGENTE EN EL MUNDO .......................................... 41

5.1. EUROPA ............................................................................................................... 42

5.1.1. Austria ........................................................................................................... 42

5.1.2. Alemania ....................................................................................................... 44

5.1.3. Suecia ............................................................................................................. 45

5.2. ESTADOS UNIDOS ............................................................................................ 46

5.2.1. Texas .............................................................................................................. 48

5.2.2. Kansas............................................................................................................ 49

5.2.3. Dakota del Norte.......................................................................................... 50

5.2.4. Indiana ........................................................................................................... 51

5.2.5. Mississippi .................................................................................................... 52

5.2.6. Nueva York ................................................................................................... 54

5.2.7. Controles de Calidad para IC .................................................................... 55

5.2.8. Especificaciones de la Federal Highway Administration (FHWA) ..... 57

6. COMPACTACIÓN INTELIGENTE EN COLOMBIA: UNA TECNOLOGÍA

EMERGENTE ..................................................................................................................... 59

6.1. ACTUALIDAD .................................................................................................... 59

6.1.1. Pruebas In Situ ............................................................................................. 60

6.1.2. Especificaciones para Compactación Convencional .............................. 61

iv

6.2. COMPACTACIÓN INTELIGENTE EN COLOMBIA: UNA TECNOLOGÍA

EMERGENTE ................................................................................................................. 63

6.2.1. Costos de implementación ......................................................................... 64

6.2.2. Percepción al cambio ................................................................................... 65

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 72

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 74

ANEXOS ............................................................................................................................. 78

v

Lista de Figuras Figura 1. Curva Típica de Compactación ......................................................................... 7

Figura 2. Comparación curva de compactación Proctor (1) y Proctor Mod. (2) ........ 7

Figura 3. Diferencias de velocidad y separación de puntos de impacto ................... 10

Figura 4. Masa centrifuga del tambor. ............................................................................ 11

Figura 5. Ejemplo de sistema de instrumentación y documentación. ....................... 16

Figura 6. Proceso compactación completo con IC ........................................................ 19

Figura 7. Panel de Control Hammtronic ........................................................................ 24

Figura 8. Componentes del Hamm Compaction Quality- HCQ ................................ 25

Figura 9. Mapa de compactación o número de pasadas .............................................. 26

Figura 10. Sistemas de Compactación Dinámica .......................................................... 26

Figura 11. VARIOCONTROL - EVIB .............................................................................. 28

Figura 12. ECONOMIZER ................................................................................................ 28

Figura 13. Sistema BCM 05 ............................................................................................... 29

Figura 14. GPS de los sistemas BOMAG ........................................................................ 30

Figura 15. Visualización del CIS ...................................................................................... 31

Figura 16. Visualización del software de evaluación- Aithon PD .............................. 32

Figura 17. Componentes del Compaction Meter .......................................................... 33

Figura 18.DCA-S ................................................................................................................ 34

Figura 19. DCA-S con GPS ............................................................................................... 35

Figura 20. Experto de Compactación Ammann – ACE ................................................ 36

Figura 21. ACE Plus DCA-S con GPS ............................................................................. 37

Figura 22. Sistema de compactación AccuGrade .......................................................... 38

Figura 23. Receptor GPS para generar posicionamiento en 3D .................................. 39

Figura 24. Proceso de compactación en Deponie Asten .............................................. 44

Figura 25. Estados que implementan Compactación Inteligente (IC) ....................... 47

Figura 26. Sitio de la demostración y Equipo empleado ............................................. 48

Figura 27. Compactador pata de cabra tambor sencillo: Caterpillar y Sakai ............ 49

vi

Figura 28. Equipos CAT empelados en el tramo de prueba US12, Marmarth-

Dakota del Norte................................................................................................................ 50

Figura 29. Maquinaria CAT en la pista de prueba SR-25 West Lafayette, Indiana. . 52

Figura 30. Sitio de la demostración en US 84 Wayne, Mississippi. ............................ 53

Figura 31. Sitio de prueba de la US219Springville, NY................................................ 54

Figura 32. Curva de compactación graficada en el software VEDA .......................... 56

Figura 33. Años de experiencia de los encuestados en procesos de compactación . 67

Figura 34. Técnicas de compactación .............................................................................. 68

Figura 35. Porcentaje de conocedores de compactación inteligente .......................... 68

Figura 36. Percepción sobre compactación inteligente ................................................ 69

Figura 37. Le gustaría trabajar con esta tecnología? ..................................................... 70

vii

Lista de Tablas

Tabla 1. Requisitos de instrumentación.......................................................................... 17

Tabla 2. Marcas que implementan Compactación Inteligente en sus compactadores

de tambor sencillo. ............................................................................................................. 40

Tabla 3. Tramos de prueba realizados en US12, Marmarth- Dakota del Norte ....... 51

Tabla 4. Cronología de estados que implementan Compactación Inteligente. ........ 55

Tabla 5. Resumen especificaciones FHWA. ................................................................... 58

Tabla 6. Controles de calidad IDU .................................................................................. 63

Tabla 7. Relación de encuestas. ........................................................................................ 66

COMPACTACIÓN INTELIGENTE DE SUELOS, BASES Y SUB-BASES EN COLOMBIA

1

ANTECEDENTES

En nuestro país hoy por hoy es lamentable el grado de desapego hacia las obras

viales que forman parte primordial de la sociedad y que prestan un valioso

servicio a la comunidad. En general, la red vial del país presenta un deterioro

prematuro quitándole la oportunidad de cumplir a cabalidad con su función de

proveer las posibilidades de transportar bienes y personas de forma eficiente y

segura. Esto no solo evidencia la falta de compromiso o de recursos por parte de

las entidades competentes sino también de los contratistas, quienes en su afán de

aumentar beneficios propios, y de paso sus utilidades, dejan de lado la calidad que

ameritan las obras civiles.

No se debe seguir permitiendo que se construyan estructuras de pavimento que a

los 10 años ya necesiten ser rehabilitadas, para no mencionar las que fallan a muy

corta edad.

Generalmente, la planeación de los proyectos se centra en los costos, sin hablar del

desafortunado procedimiento de la licitación, en el que muchas veces se otorga el

contrato a la cotización más baja (modalidad incluso obligatoria en algunos entes

oficiales), con la consecuente mala ejecución y el deterioro anunciado de las

estructuras (Arcila, 2001).

Es un deber social de quienes son conscientes de esta situación y de quienes

cuentan con el conocimiento técnico requerido, difundir hasta el cansancio que

construir pensando en la durabilidad nos incluye a todos y, de paso, es un buen

negocio; así como en insistir ante las entidades estatales que tienen a su cargo las


2

obras de infraestructura vial del país, la necesidad de mejorar en los

procedimientos y normativas para que el tema de la durabilidad se convierta en

parte fundamental de las especificaciones de los proyecto.

No es más caro construir mejor, es muy rentable a futuro cuando se realizan los

procesos adecuadamente, con materiales de calidad y se aplican las políticas de

mantenimientos apropiadas, de manera que se conserven nuestras vías por largo

tiempo.


3

1. INTRODUCCIÓN

En la construcción de obras viales uno de los procesos más importantes es la

compactación de las diferentes capas. No cabe duda que la calidad final de una

estructura de pavimento está íntimamente ligada a los controles de calidad que se

realizan en campo durante la compactación de los materiales, pues la verificación

de densidades está relaciona con problemas de aceptación de la obra y su

subsecuente pago.

En la actualidad, se ha demostrado como procesos de compactación inadecuados

conllevan a la falla prematura de las estructuras de pavimento. Lo anterior pone de

manifiesto la necesidad de efectuar un vuelco total a la forma convencional como

se realiza la compactación, pues es este el punto de partida para garantizar la

calidad en el largo plazo, de cualquier tipo de proyecto, especialmente los

proyectos viales.

Con este proyecto se busca describir el funcionamiento de una innovación

tecnológica que, aplicada a los procesos de compactación de materiales sin

cementar, proporciona densidades mayores, mejores y mucho más uniformes en

un menor tiempo, y por lo tanto estructuras de pavimento más durables. Al mismo

tiempo, este proyecto busca resaltar experiencias exitosas que se han llevado a

cabo en países europeos y en Estados Unido, en donde ya se han establecido

estándares y especificaciones que condicionan su implementación, y en otros se

han iniciado los procesos de formulación y formalización de los mismos.


4

2. OBJETIVOS

2.1. GENERAL

Evaluar el estado actual del conocimiento sobre la tecnología de Compactación

Inteligente para suelos, bases y subbases granulares, tomando como referencia los

países que ya la han implementado, de manera que se puedan identificar aspectos

relevantes que conduzcan a realizar comparaciones con los procesos de

compactación convencionales empleados en Colombia.

2.2. ESPECÍFICOS

Definir las características esenciales de la tecnología de compactación

inteligente.

Evaluar experiencias de otros países al implementar la compactación

inteligente en sus proyectos viales.

Establecer las implicaciones económicas y sociales que trae consigo la

implementación de esta tecnología en nuestro país.

Analizar los costos en que se incurre para adecuar maquinaria existen y para

adquirir maquinaria nueva de la tecnología de compactación inteligente.


5

3. COMPACTACIÓN DE SUELOS

3.1. GENERALIDADES

La compactación se define como el proceso mecánico de densificación de suelos a

través de la reacomodación de partículas y reducción de vacios, mediante el cual se

mejoran las características y propiedades fundamentales de dicho material.

El objetivo principal de la compactación es obtener un suelo más estructurado de

manera que posea y mantenga su comportamiento mecánico adecuadamente a lo

largo de la vida útil de la obra (Del Castillo y Rico, 2005).

Con el tiempo todos los materiales tienden a densificarse de manera natural.

Mediante la compactación ese tiempo se reduce de años a horas o al tiempo que

requiera obtener la compactación deseada. Al densificar el suelo, éste es capaz de

soportar cargas mayores sin sufrir deformaciones apreciables o significativas

(Arenas, 2000).

Son diversos los factores que se deben tener en cuenta para lograr una

compactación óptima: el tipo de suelo a compactar, su contenido de agua, las

curvas de compactación obtenidas en el laboratorio, la energía de compactación, el

número de pasadas, condiciones climáticas y ambientales, entre otros; y de igual

manera, en la escogencia del equipo de compactación influyen no sólo las

especificaciones establecidas para el proyecto sino también la experiencia del

contratista.


6

El mercado actual brinda gran variedad de equipos de compactación. Estos

incluyen equipos neumáticos, metálicos, de rodillo pata de cabra, o de rodillos

vibratorios, entre otros. Cada uno de ellos ofrece mejor desempeño y mejores

resultados de acuerdo con las características o especificaciones propias de cada

obra y de cada proyecto.

3.2. COMPACTACIÓN EN EL LABORATORIO

Los ensayos de compactación permiten corroborar la relación entre las variables

empíricas y su técnica normalizada para obtener resultados reproducibles que fijen

referencias para juzgar la eficiencia del proceso.

El ensayo de compactación Proctor (AASHTO T 99, ASTM D 698 , en Colombia

INV E-141), es un método estandarizado para evaluar la densidad del suelo en

función de su porcentaje de humedad óptimo. Proctor estableció una

correspondencia entre el peso volumétrico seco de un suelo compactado y su

resistencia, en la cual se construye una curva de compactación correspondiente a

diferentes densidades de suelo alcanzadas a diferentes contenidos de agua. Esta

curve se emplea en campo para controlar el proceso de compactación. Durante la

compactación se espera que el contenido de humedad del suelo se encuentre cerca

al valor que proporciona la mayor densidad (i.e., humedad óptima, Figura 1).


7

Figura 1. Curva Típica de Compactación (Tomado de: Manual de Compactación HAMM AG)

Al igual que en el ensayo Proctor, el Proctor Modificado permite determinar la

densidad que puede alcanzar el suelo en función del contenido de agua. Sin

embargo, y con ciertas variaciones en el proceso, en este ensayo se tiene en cuenta

el elevado trabajo de compactación de la de la maquinaria empleada hoy día, ya

que aplica una energía de compactación 4.5 veces mayor a la aplicada en el ensayo

estándar. La Figura 2 presenta curvas de compactación típicas que se obtienen

mediante la aplicación del método Próctor y el Próctor Modificado.

Figura 2. Comparación curva de compactación Proctor (1) y Proctor Modificado (2)

(Tomado de: Manual de Compactación HAMM AG)


8

3.3. COMPACTACIÓN VIBRATORIA

Las diferentes formas de compactación dinámica ofrecen una mejora en el efecto de

compactación en profundidad que la ofrecida por los rodillos estáticos (Schröder,

2009).

La mayoría de rodillos dinámicos funcionan con vibración. Para el caso de

compactación de suelos, bases y sub-bases granulares, cabe mencionar que el

compactador de rodillo vibratorio es el más empleado en la actualidad. Este tipo

de compactadores opera a través de la aplicación de una carga vertical de corta

duración, alta frecuencia y baja amplitud (Arenas, 2000). En otras palabras, esta

maquinaria mediante una sucesión de impactos sobre la superficie de suelo en que

se trabaja, origina ondas de presión que penetran en el suelo y propician el

reacomodamiento de partículas, lo que da como resultado la disminución

volumétrica del suelo.

Los siguientes son factores específicos del equipo, que determinan el buen

resultado de la compactación con rodillos dinámicos o vibratorios (Del Castillo et

al. 2000):

3.3.1. Amplitud

En compactación, la amplitud se refiere a la distancia que se desplaza el tambor en

vibración desde su posición de salida. Cuanto mayor sea la amplitud, mayor será

la energía de compactación generada por el rodillo vibrante. Cabe resaltar que la

masa activa del rodillo también influye, y en gran medida, sobre la energía de

compactación generada.


9

Las amplitudes típicas para compactar suelos y material granular, como bases y

sub-bases, varía entre 0.7 mm y 2.0 mm. En la práctica, una amplitud más elevada

con la misma masa vibrante se traduce en mayor efecto en compactación y

profundidad.

3.3.2. Frecuencia

Se entiende por frecuencia el número de revoluciones por segundo que da la masa

centrifuga excéntrica del tambor. Las frecuencias se miden en hercios (Hz) y se

deben elegir en función de la amplitud ajustada de la máquina.

En obra, los suelos y materiales granulares, utilizan una frecuencia que varía entre

25 y 50 Hz, en función del material y de la amplitud ajustada.

Empíricamente se maneja la fórmula de:

Baja amplitud>>>Frecuencia Alta

Alta Amplitud>>>Frecuencia Baja

3.3.3. Masa Activa

La carga sobre el eje del rodillo está compuesta por una masa vibratoria y una

masa amortiguada. La masa amortiguada suele llamarse masa activa por lo que

parte de ella está separada del tambor mediante topes de caucho. La masa del

rodillo esta en relación directamente proporcional con la masa activa.

La masa vibratoria está constituida por el tambor, el motor hidráulico y la unidad

vibratoria, separada del resto del equipo por topes de caucho.


10

La masa activa ejerce presión por su propio peso sobre el material a compactar,

contribuyendo así con el resultado de la compactación. También la masa en

vibración y la relación entre las dos magnitudes influye en la potencia.

3.3.4. Velocidad de Avance

La velocidad de avance influye en la duración y frecuencia de la fuerza de

compactación ejercida sobre la superficie que se está compactando. A baja

velocidad y frecuencia invariable (i.e., velocidad del rodillo, Figura 3a), el número

de impactos por unidad de superficie es mayor que a alta velocidad.

(a)

(b)

Figura 3. Diferencias de velocidad y separación de puntos de impacto (Tomado de: Manual de Compactación HAMM AG)

Sin embargo, a una velocidad muy alta (Figura 3b) en relación con la frecuencia de

vibración, los puntos de actuación del impacto resultan muy separados entre sí y,

como consecuencia, se reduce la profundidad que alcanza la energía de

compactación, requiriendo un mayor número de pasadas.

Rico y Del Castillo (1992) describieron como la velocidad de avance del rodillo

influye en el efecto de la vibración; y que la frecuencia del vibrador dividida entre


11

dicha velocidad es una medida tosca del número de ciclos de carga que se

imparten al suelo y, por ende, influye notoriamente en su densificación para un

equipo dado.

3.3.5. Vibración

La vibración es el método con mayor eficiencia comprobada disponible en el

mercado. El efecto de compactación con rodillos vibratorios es producto de la

acción combinada de la frecuencia inductora de la fuerza centrifuga excéntrica, de

la amplitud, la velocidad de avance, el peso propio del rodillo y el área de

contacto. También, se debe tener en cuenta que la compactación depende de las

propiedades del material y de las condiciones externas al momento de realizar el

proceso de compactación.

La vibración del tambor es producida por la masa centrifuga excéntrica que

determina, con base en su régimen de revoluciones, la frecuencia de la vibración.

Esta masa está compuesta de una pieza fija y otra suelta, como muestra la Figura

4a.

(a)

(b)

Figura 4. Masa centrifuga del tambor. (Tomado de: Manual de Compactación HAMM AG)


12

La Figura 4b presenta la posición de la pieza suelta o peso reversible, el cual

depende de la dirección de giro de la onda inductora. En función de la dirección de

giro, el peso efectivo de la masa centrifuga aumenta o se reduce, permitiendo que

el tambor gire con dos amplitudes distintas.


13

4. COMPACTACIÓN INTELIGENTE

La Compactación Inteligente ha sido definida por la Federal Highway

Administration (2005) como la compactación de suelos, bases y sub-bases

granulares o mezclas asfálticas, lograda a través de un rodillo vibratorio de tambor

liso equipado con un sistema integrado de medición, evaluación y documentación,

sistema de posicionamiento global- GPS, y opcionalmente, control de

retroalimentación.

Este sistema permite un monitoreo del proceso de compactación en tiempo real,

incluye sensores que reciben información y adaptan el desempeño del

compactador de manera continua, optimizando así todo el proceso de

compactación para alcanzar las condiciones requeridas.

Con la compactación inteligente se controlan diferentes parámetros del rodillo

como vibración del tambor, amplitud, frecuencia y velocidad de trabajo del rodillo

(distancia de impacto). El parámetro de salida es el módulo del suelo, el cual se

calcula continuamente en tiempo real basado en la aceleración del tambor.

La compactación es uno de los procesos más importantes en la construcción de

obras viales, ya que es el proceso responsable de lograr materiales para

pavimentos de alta calidad y uniformidad que se traduzcan en un mejor

desempeño de la estructura y de las vías a largo plazo.


14

4.1. CONTEXTO HISTÓRICO

La primera vez que se hablo de Compactación Inteligente se hizo a través del

concepto de Valores de Medición de Compactación Inteligente (ICMV- Intelligent

Compaction Mesuarement Values), investigado en 1974 por el Dr. Heinz Thurner de

la Administración Sueca de Vías, quien realizó pruebas de campo sobre suelos

granulares instrumentando rodillos vibratorios de tambor liso de DYNAPAC con

acelerómetros. Estas pruebas evidenciaron que la relación entre la amplitud de la

aceleración de la primera armónica y la amplitud de la frecuencia fundamental de

la vibración del tambor, era un indicador de la rigidez o módulo del suelo (Chang

et al. 2011).

En 1975, Dr. Thurner fundó GEODYNAMIK en compañía de Åke Sandström, con

el objeto de continuar investigando y desarrollando en concepto de ICMV. En

1976, GEODYNAMIC desarrolló el Compactómetro TM (CMV- Compaction Meter

Value) en cooperación con el Departamento de Investigaciones de DYNAPAC. En

los años 80, se realizó en Paris la Primera Conferencia Internacional sobre

Compactación, en la que Thurner, Sandström, Forssblad, Hansbo, Pramborg and

Machet presentaron artículos técnicos sobre la medida de los valores de

compactación inteligente y sus aplicaciones (Chang et al. 2011).

Fue en 1983 que GEODYNAMIK introdujo el valor de medida de la oscilación

adimensional (OMV- Oscillometer Value) para rodillos oscilatorios, el cual es

obtenido de la amplitud de la aceleración horizontal del tambor. Luego, HAMM

adoptó dicha tecnología para sus rodillos de tambor oscilante. Sin embargo en la

literatura no se encuentra información alguna sobre dicha experiencia ni sobre la


15

relación del valor de medida de la oscilación- OMV y las propiedades de los

suelos.

A principios de los años 80, BOMAG desarrolló un sistema de medida del valor

Omega -Terrameter®, el cual provee una medida de la energía de compactación

transmitida al suelo utilizando los datos del acelerómetro. Luego en 2000, BOMAG

introdujo el Módulo Vibratorio (EVIB), que reemplazó al valor Omega, al emplear

los datos del acelerómetro para determinar el desplazamiento del tambor, de

manera que se pueda estimar la fuerza aplicada y un modelo dinámico del rodillo-

suelo (Kröber et al. 2001).

AMMANN introdujo el valor de medida rodillo-rigidez a finales de los años 90.

Dicho valor proporciona una medida de rigidez casi estática a través de la medida

del desplazamiento del tambor, la fuerza aplicada estimada y un modelo resorte-

amortiguador que representa la interacción rodillo-suelo (Anderegg and

Kauffmann 2004).

En 2004, SAKAI introdujo el valor de control de compactación (CCV- Compaction

Control Value), un parámetro adimensional similar al CMV, pero que considera la

frecuencia fundamental y sub armónica (Scherocman et al. 2007).

En la actualidad GEODYNAMIK, BOMAG, AMMANN, DYNAPAC, SAKAI,

INGERSOL- RAND, HAMM AG y CATERPILAR ofrecen en sus equipos la

tecnología de compactación inteligente, en la cual la amplitud de vibración o la

frecuencia son ajustadas automáticamente cuando el umbral del valor de medida

del rodillo es alcanzado.


16

4.2. FUNCIONAMIENTO

La tecnología de compactación inteligente equipa a los compactadores de rodillos

vibratorios con instrumentación que alimentan un sistema de documentación y

control de retroalimentación. Este sistema procesa la información en tiempo real y

permiten estimar el módulo dinámico del suelo, mejorando la uniformidad del

trabajo y reduciendo el esfuerzo efectivo de compactación.

Figura 5. Ejemplo de sistema de instrumentación y documentación.

(Tomado de: Sitio web de AMMANN/CASE)

4.2.1. Sistema de Instrumentación

El tambor del rodillo está equipado con un sensor, que puede ser compactómetro o

acelerómetro, el cual monitorea el movimiento del tambor, el esfuerzo de

compactación aplicado, la frecuencia y la respuesta del material que se está

compactando, con el objeto de determinar la efectividad del proceso de

compactación.


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De igual manera, usando el Sistema de Posicionamiento Global- GPS o cualquier

sistema similar, se puede obtener la ubicación exacta del rodillo, velocidad y

número de pasadas que han sido necesarias para completar el trabajo de

compactación (Adam 2007). La Tabla 1 resume los diferentes ítems que componen

el sistema de instrumentación y su respectiva función.

Tabla 1. Requisitos de instrumentación.

ÍTEM FUNCIÓN

Acelerómetro Mide la aceleración del tambor.

Unidad de procesamiento Calcula el ICMV.

Unidad de visualización

Permite ver el proceso en tiempo real: *Panel de Control *Pantalla

Unidad de documentación

Almacenamiento de datos medidos para posterior evaluación.

GPS Sistema de posicionamiento

4.2.2. Sistema de Documentación

El control de retroalimentación ajusta continuamente la fuerza y la frecuencia del

tambor requeridos para efectuar la compactación, maximizando la eficiencia y

efectividad del trabajo. Un dispositivo ubicado en el panel de control, dentro de la

cabina de operación, alerta al operador cuando se ha alcanzado el grado de

compactación deseado.

Ésta es quizás la característica más representativa de la compactación inteligente,

puesto que gracias a que el sistema recopila, procesa y analiza las mediciones en

tiempo real, el operador de la máquina tiene la oportunidad de conocer no sólo la

ubicación del rodillo, sino también el número de pasadas, el esfuerzo de

compactación acumulado y la respuesta del material. Además, visualizar toda esta


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información a través de códigos de colores o mapas colorimétricos, disponibles en

una pantalla ubicada dentro de la cabina del compactador.

La secuencia mostrada en la Figura 6 presenta de manera general, las diferentes

etapas que se desarrollan en el proceso de compactación inteligente típico en obra,

el sistema del compactador de rodillo vibratorio detecta e identifica las áreas no

compactables, que requieren algún otro tipo de estabilización (i.e., zona pantanosa,

Figura 6d). El sistema de documentación, registra e imprime las lecturas del

proceso de compactación (i.e., reporte de compactación, Figura 6e), de manera que

sirva como evidencia del proceso para efectos de entrega y aceptación del

proyecto.

(a)

(b)

(c)

(d)


19

(e)

(f)

Figura 6. Proceso compactación completo con IC (Tomado de: Sitio web de HAMM AG)

4.2.3. Tipos de Medición

Las lecturas registradas por los sensores, sea acelerómetro o compactómetro,

determinan la efectividad del proceso de compactación. Como la metodología

empleada para el cálculo de la respuesta del material varía de acuerdo a cada

fabricante y la tecnología empleada para los equipos, resultan varios tipos de

valores de medición de la compactación inteligente.

Existen tres tipos de medidas para equipos que aplican compactación inteligente:

CMV -Compaction Meter Value, valor de compactómetro desarrollado por

Geodynamik e implementado por marcas como Dynapac y Caterpillar, que

en este caso es llamado CCV -CAT Compaction Value (valor de compactación

de Caterpillar). Para el caso de Hamm AG, este valor es llamado HMV-

Hamm Measurement Value.

Valor de Rigidez, empleado por Case/Amman (Kb) y Bomag (EVIB) para

registrar la rigidez del suelo o del material a compactar.


20

MDP -Machine Drive Power, método desarrollado por Caterpillar que se

refiere a la potencia de accionamiento de la máquina, basado en la

interacción suelo-máquina (Hambleton y Drescher, 2008)

Estas medidas son calibradas mediante un procedimiento que correlaciona el valor

de medición de la compactación inteligente (ICMV-Intelligent Compaction

Measurement Value) con el módulo del material o con la densidad medida en campo

a través de otros métodos.

4.3. BENEFICIOS

La Compactación Inteligente proporciona beneficios inmediatos en obras de tierra

y pavimentos. Enfocándonos en las obras que involucran la compactación de

suelos, bases y sub-bases granulares, podemos mencionar (Transtec Group, Inc.,

2008):

4.3.1. Mejoramiento de la Densidad

En muchos países del mundo, especialmente de Europa, Asia y USA se han

documentado exitosamente el potencial de la tecnología de compactación

inteligente en el mejoramiento de las densidades in situ, mostrando una

significante disminución en la variabilidad de las densidades medidas.

4.3.2. Incremento de la Productividad

La optimización de la productividad es uno de los principales logros de la

tecnología de compactación inteligente, ya que se alcanza la densidad óptima o

http://www.thetranstecgroup.com/


21

deseada del terreno con un mínimo número de pasadas, haciendo de la

compactación un proceso mucho más eficiente.

4.3.3. Reducción en Costos de Mantenimiento

El incremento de las densidades se evidencia en pavimentos con vidas de servicios

más prolongadas y en la reducción en costos de mantenimientos de los mismos,

puesto se ha demostrado que densidades de campo pobres influyen notablemente

en la falla prematura de los pavimentos, y por consiguiente en cortas vidas de

servicio.

Adicionalmente, el mejoramiento en términos de eficiencia en las operaciones de

compactación se traduce en bajos costos para los contratistas y por ende, para las

entidades gubernamentales.

4.3.4. Registro de los Valores de Rigidez

La posibilidad de leer los valores de rigidez del suelo en tiempo real

proporcionada por esta tecnología, propicia un proceso de compactación con

resultados óptimos y de mayor eficiencia, pues permite identificar las áreas sobre

las que aún se debe trabajar o compactar nuevamente y evita que se

sobrecompacten aquellas zonas que ya han alcanzado el valor de densidad

requerido. Asimismo, ofrece la posibilidad de incluir valores de módulo reales a

los diseños, e incluso mejorar especificaciones.

4.3.5. Áreas no Compactables

Conocer los valores de rigidez en tiempo real, permite evaluar y determinar las

áreas sobre la cuales no se puede llevar a término la compactación del material

adecuadamente. La capacidad de detectar las zonas del proyecto que no tienen el


22

soporte necesario o suficiente ofrece a los responsables del proyecto las

herramientas precisas para tomar decisiones que conduzcan a realizar las acciones

correctivas, ya sea removiendo dicho material, empleando alguna técnica de

estabilización o modificando los requisitos de compactación para dicho material.

4.3.6. Compactación a profundidad

La magnitud de amplitud máxima de los compactadores con compactación

inteligente es significativamente mayor a la de los compactadores convencionales.

Esto hace posible optimizar el esfuerzo de compactación basado en la rigidez

medida del suelo, e incrementar la eficiencia al compactar capas más profundas de

todo tipo de materiales granulares.

4.3.7. Para los Contratistas

La compactación puede llegar a ser un proceso elaborado. La variabilidad de las

condiciones climáticas, las diferencias en las propiedades de los materiales y el

manejo de los equipos contribuyen a esta complejidad, y a que no siempre sea fácil

alcanzar los requisitos de compactación (Rutledge et al. 2001).

La tecnología de compactación inteligente da acceso a los contratistas de

obra, a registros y visualización de toda la operación de compactación:

números de pasadas, características de la operación y medidas en tiempo

real. El resultado final: un mejor trabajo y un producto de excelente calidad.

Ya mencionado anteriormente, la identificación de puntos débiles

proporciona al contratista la oportunidad de tomar las medidas correctivas

propicias. Esta es probablemente, el beneficio más significativo para los

contratistas.


23

Con la compactación inteligente, el contratista optimiza recursos al tener

mayor cobertura en el área de trabajo sin pasadas innecesarias.

Los compactadores dotados con compactación inteligente proporcionan un

ahorro enorme de recursos mediante el mejoramiento de la eficiencia y la

calidad de compactación, lo que conduce a un impacto menos nocivo para el

ambiente al reducir el consumo de combustibles y emisión de gases de

escape de las máquinas compactadoras.

4.4. COMPACTADORES

Para la compactación de suelos, bases y sub-bases es común emplear

compactadores de tambor sencillo. A continuación se listan las marcas que, en la

actualidad, proporcionan maquinaria dotada con la tecnología de compactación

inteligente:

4.4.1. Hamm AG

Los compactadores para material granular de esta marca son conocidos en el

mercado como la Serie 3000. Esta serie consta de compactadores de rodillo sencillo

dotados con características e innovaciones que le permiten desempeñarse

inteligentemente, con alto rendimiento, gran maniobrabilidad y un mínimo nivel

de ruido. Esta categorización incluye Hammtronic, Hamm Compaction Quality-

HCQ y Oscilación. A continuación se presenta una corta descripción de cada uno

de ellos:


24

Hammtronic, es un sistema de operación de la máquina mediante un

microprocesador que ajusta los compactadores vibratorios de tambor

sencillo de la Serie 3000; de manera que permite realizar una gestión

electrónica del motor del equipo, generando un control antideslizamiento,

de vibraciones, de velocidad y condiciones de avance, visibles a través del

panel de control ubicado dentro de la cabina del operador. Entre los

beneficios de la implementación de Hammtronic en estos compactadores

esta el ahorro de combustible, confort del operador, eliminación de los

errores de manejo y mejores niveles de compactación (Figura 7).

Figura 7. Panel de Control Hammtronic

(Tomado de: HAMM AG, 2011)

HCQ- Hamm Compaction Quality, es un sistema modular de medición,

evaluación y documentación de los resultados de compactación en tiempo

real, de manera que asegura la calidad del trabajo. Este sistema está

conformado por:

– HCQ - Indicator, es un compactómetro que mide y visualiza la capacidad

de carga del suelo. Está formado por un computador, un sensor y una

unidad indicadora. El sensor se ubica dentro del tambor para captar la


25

aceleración vertical del mismo, y a partir de esta señal se obtiene el valor

de medición HAMM (HMV- Hamm Mesuarament Value)

– HCQ - Printer, es un sistema de visualización y almacenamiento que

ilustra gráficamente la medida de compactación sobre un área definida

y proporciona la opción de imprimir el reporte correspondiente a dicha

área (los valores HMV).

– HCQ- GPS- Navigator, este módulo determina la posición exacta del

compactador a través de un GPS. De igual forma, permite al operador

visualizar en pantalla los resultados de la compactación ya sea en

número de pasadas o capacidad de carga obtenida, haciendo posible

conocer los puntos que ya obtuvieron el grado de compactación deseado

y los que aun no (Figuras 8 y 9). Cabe anotar que este módulo es

adaptable a cualquier equipo de compactación Hamm ya en uso.

Figura 8. Componentes del Hamm Compaction Quality- HCQ



26

Figura 9. Mapa de compactación o número de pasadas


Oscilación, a través de la oscilación de la masa del tambor se introduce al

material una fuerza tangencial que permite el contacto constante rodillo-

suelo, lo cual logra una mejor y más rápida compactación (Figura 10).

Figura 10. Sistemas de Compactación Dinámica



27

La oscilación funciona mediante el movimiento oscilatorio del tambor,

equipado con dos ejes centrífugos excéntricos que giran sincronizados en

direcciones opuestas, de manera que forzan al tambor a realizar un giro de

avances y uno de retroceso alternadamente; de este modo, se transmiten

fuerzas de cizallamiento y el tambor nunca se levanta del suelo, a diferencia

de los rodillos de tambor vibratorio.

4.4.2. Bomag

BOMAG ha creado un sistema denominado VARIOCONTROL que provee a sus

compactadores con la tecnología de compactación inteligente al permitir la

adaptación automática de la amplitud durante el proceso de compactación, de

forma que las áreas con baja capacidad de carga son compactadas mediante una

amplitud efectiva alta y las áreas con alta capacidad de carga son compactadas con

una amplitud efectiva baja. Este procedimiento permite que la máxima energía de

compactación posible sea transferida sin que el tambor rebote y sin causar sobre

compactación. Los equipos que ofrece este fabricante constan de los siguientes

componentes (BOMAG, 2011):

Terrameter BTM, es una herramienta estándar de los rodillos con

VARIOCONTROL; este proporciona una medida directa de la rigidez del

suelo en MN/m2 durante todo el proceso de compactación, la cual se estima

con base en la relación del la fuerza de contacto con el suelo y la deflexión

del rodillo. También permite la impresión de resultados en tiempo real. La

Figura 11 ilustra los componentes de esta herramienta.


28

Figura 11. VARIOCONTROL - EVIB

(Tomado de: BOMAG, 2011)

EVIB, es el valor de medida llamado modulo de vibración, que relaciona el

modulo de deformación. Este parámetro es medido en NM/m2.

ECONOMIZER, es un sistema de medición y visualización para el control

de la compactación continua durante el proceso, que permite ubicar las

áreas que aún requieren compactación (Figura 12).

Figura 12. ECONOMIZER



29

Gestión de Compactación BCM 05, es un sistema de gestión de

compactación empleado como una aplicación suplementaria en los equipos

de compactación de rodillos de tambor simple. Este sistema ofrece un

manejo eficiente de los datos medidos y posibilidades de documentación y

evaluación (Figura 13).

Figura 13. Sistema BCM 05


Posicionamiento Global, es un software desarrollado por BOMAG para

establecer conectividad GPS local ó sistemas ATS (Advanced Tracking Sensor)

en los sistemas de medición BOMAG (Figura 14). Una limitante a la que se

enfrentan actualmente radica en la necesidad de la instalación previa del

Sistema de Gestión de Compactación BCM 05.


30

Figura 14. GPS de los sistemas BOMAG


4.4.3. Sakai

Esta marca, con innovadora tecnología del Sistema de Información de

Compactación – CIS (Compaction Information System), provee un sistema digital de

medición y posicionamiento global para sus equipos de compactación de suelos y

pueden ser empleados a través de una variedad de aplicaciones (Sakai, 2011). Un

resumen de los componentes del sistema se ilustra en la Figura 15.


31

Figura 15. Visualización del CIS

(Tomado de: SAKAI, 2011)

El Sistema de Información de Compactación emplea información de

posicionamiento GPS y es compatible con casi cualquier sistema GPS usado en la

actualidad en proyectos de construcción. CIS también incluye una pantalla de

visualización táctil y un software de gestión de documentación (AithonMT) y de

evaluación (AithonPD) que permite documentar el proceso de compactación para

realizar análisis y reportes con los resultados finales.

El CIS indica el grado de compactación a través del CCV (Compaction Control

Value), el cual incrementa a medida que pasa el rodillo del compactador ya que se

mide la aceleración del tambor de acuerdo a la interacción tambor-suelo,

calculando el valor de compactación –CCV (Figura 16).


32

Figura 16. Visualización del software de evaluación- Aithon PD

(Tomado de: SAKAI, 2011)

4.4.4. Dynapac

El sistema de documentación de los compactadores Dynapac está desarrollado en

tres niveles (Dynapac, 2011):

Compaction meter (Compactómetro), es un sistema probado por Dynapac

que consta de un sensor de aceleración instalado en el módulo del tambor,

el cual emite señales que son procesadas y visualizadas como CMV

(Compaction Meter Value) en el panel de control. Adicional al acelerómetro,

también se compone de una unidad de procesamiento y de visualización de

datos registrados por el acelerómetro.

El CMV muestra, en el panel de control la rigidez del material compactado,

de manera que cuando éste deja de incrementar, el material ha alcanzado su


33

máximo grado de compactación evitando así, pasadas innecesarias que se

traducen en ahorro de combustible y de desgaste de la máquina (Figura 17).

Figura 17. Componentes del Compaction Meter

(Tomado de: DYNAPAC, 2011)

Analizador de Compactación para Suelos (DCA-S. Dynapac Compaction

Analyzer for Soil), es un sistema para el control de la compactación, el cual

proporciona los resultados de medición y los registra, mientras el operador

los visualiza en su unidad DCA.

Básicamente, cumple las mismas funciones de Compaction Meter, con la

ventaja que documenta los resultados para el aseguramiento de la calidad y

entrega de obra. Esta información puede ser transferida fácilmente a otros

computadores o ser impresos (Figura 18).


34

Figura 18.DCA-S


Analizador de Compactación para Suelos con GPS, el DCA muestra la

posición del compactador una vez establecido un punto o línea de

referencia. Así mismo, le presenta al operador una imagen gráfica de todo el

trabajo de compactación mostrando las variaciones de CMV en una escala

colorimétrica que le permite identificar fácilmente las áreas que requieren

compactación adicional (i.e., mapa de compactación).

Además, el DCA-S con GPS permite ver el número de pasadas que requirió

cada área para alcanzar el CMV deseado (Figura 19).


35

Figura 19. DCA-S con GPS


4.4.5. Ammann/Case

Los compactadores con Compactación Inteligente de Amman proporcionan una

respuesta precisa e inmediata a las obras civiles que requieren del proceso de

compactación (AMMANN, 2011).

Experto de Compactación Amman (ACE- Ammann Compaction Expert), es

un sistema de medición y control disponible para los compactadores de

rodillo vibratorio, el cual calcula el grado de compactación del suelo y ajusta

la amplitud y la frecuencia de compactación de acuerdo a la condición de la

capa que está compactando. El sistema también calcula la velocidad ideal

del tambor y la cantidad de energía que debe ser transferida a la capa.

ACE visualiza y documenta la información de trabajo del proceso de

compactación a través de su sistema integrado de documentación Ammann


36

(ADS- Ammann Documentation System). El sistema de control ACE se

muestra en la Figura 20.

Figura 20. Experto de Compactación Ammann – ACE

ACE Plus, es la combinación del sistema Experto de Compactación

Ammann con un sistema de navegación que provee a los compactadores de

un análisis eficiente y documentación para el control de compactación

continua.

Este sistema de navegación satelital asigna valores de compactación

medidos mediante posicionamiento de coordenadas en tiempo real. La

pantalla permite visualizar la información del trabajo de compactación

(Figura 21).


37

Figura 21. ACE Plus DCA-S con GPS

(Tomado de: AMMANN, 2011)

4.4.6. Caterpillar (CAT)

Las soluciones desarrolladas por CAT son útiles en diferentes frentes de trabajo.

Dentro de éstas, AccuGrade es un sistema de medición de compactación que

permite incrementar la productividad hasta un 40% a la vez que reduce costos,

puesto que mide el movimiento del tambor con el fin de determinar la firmeza del

suelo y proporcionar a los operadores, contratistas y propietarios de proyectos

beneficios como aumentos de productividad y simplificación de papeleo en los

sitios de trabajo (CAT, 2011). Los siguientes son los diferentes sistemas que ofrece

este fabricante:

AccuGrade Compaction, con el sistema GPS y de medición permite

documentar el control y aseguramiento de calidad. Este sistema de

compactación inteligente mide la rigidez del material o la habilidad de

dicho material a resistir la deformación bajo una carga, en lugar de la


38

densidad. La aplicación registra la información enviada por el acelerómetro,

que mide el movimiento del tambor y luego, la convierte a valores de

rigidez CAT llamados CCV (Caterpillar Compaction Values). La Figura 22

detalla los componentes del sistema.

Figura 22. Sistema de compactación AccuGrade

(Tomado de: Caterpillar, 2011)

AccuGrade ARO, integra el sistema AccuGrade Compaction a los sistemas

de la máquina y los controles para optimizar el rendimiento y la

confiabilidad.

AccuGrade GPS, emplea la tecnología del posicionamiento global con el fin

de proporcionar la localización precisa del tambor con una precisión de

centímetros. Básicamente, AccureGrade GPS calcula la información sobre la

ubicación de la maquina, compara la posición del tambor con respecto al


39

plan de diseño y muestra la información a través de una pantalla de

visualización.

El sistema incluye un GPS sencillo y un receptor de GPS, el primero ofrece

control de calidad en tres dimensiones-3D de todo el tambor. El sistema

utiliza una posición 3D del receptor GPS en combinación con la información

del sensor de ángulo para determinar la posición del tambor (Figura 23).

Figura 23. Receptor GPS para generar posicionamiento en 3D

(Tomado de: Caterpillar, 2011)

AccuGrade Office, es un software que ofrece un paquete de soluciones para

que de forma inalámbrica se establezca comunicación entre las maquinas

que se encuentran en un mismo proyecto.

La Tabla 2 resume los diferentes sistemas de compactación inteligente disponibles

actualmente en el mercado internacional.


40

Tabla 2. Marcas que implementan Compactación Inteligente en sus compactadores de tambor sencillo.

MARCA MODELO SISTEMA DE MEDICIÓN

VALOR DE MEDIDA

SISTEMA OPERATIVO

SISTEMA DE DOCUMENTACIÓN

Y EVALUACIÓN

SISTEMA DE COMPACTACIÓN

GPS

HAMM AG SERIE 3000

HCQ (Hamm

Compaction Quality)

HMV (Adimensional)

Hammtronic HCQ

(Hamm Compaction Quality)

Vibración / Oscilación

(según el modelo)

HCQ-GPS-Navigator

BOMAG BW 177 DH-4 BVC BW 213 DH-4 BVC BW 226 DH-4 BVC

VARIOCONTROL EVIB

(NM/m2) Terrameter

Sistema de Gestión de Compactación BCM

05 Vibración

Requiere previa

instalación Sistema BCM

05

SAKAI Serie SV610 Serie SV510 Serie SV505

CIS (Compaction

Intelligent System)

CCV (Adimensional)

N/A AithonMT -S / AithonPD

Vibración

Compatible con la

mayoría de GPS en el mercado

DYNAPAC

CA 150/250/260/280 (solo compaction

meter) CA 152–702

DCA (Dynapac

Compaction Analyzer)

CMV (Adimensional)

Compaction Meter

DCA (Dynapac

Compaction Analyzer)

Vibración DCA-GPS

AMMANN / CASE

SERIE SV ACE

(Ammann Compaction Expert)

Kb (NM/m)

N/A

ADS (Ammann

Documentation System)

Vibración ACE Plus

CATERPILLAR

CS563E CS573E CS583E CS663E CS683E

Sistema AccuGrade

CCV (Adimensional)

N/A AccureGrade Office Vibración AccuGrade

GPS


41

5. COMPACTACIÓN INTELIGENTE EN EL MUNDO

Han pasado poco más de 30 años desde que se mencionó la Compactación

Inteligente en la Conferencia sobre compactación en París, y aunque en nuestro

país es un concepto nuevo, en países Europeos la compactación inteligente inició

hace muchos años como un aplicativo en los trabajos viales que requerían

compactación de suelos, bases y sub-bases. Esta técnica luego se extendió a campos

más amplios de la ingeniería que incluyendo desde grandes autopista hasta

ferrocarriles, pistas de aeropuertos, presas, rellenos sanitarios y cimentación de

estructuras y edificios.

En el mundo de hoy, cada día aumenta el reto de gestionar proyecto de bajo costo,

ambientalmente amigables y con resultados concretos. Es aquí donde se destaca la

compactación inteligente como una tecnología que se ha convertido en una

salvación, pues no solo ayuda a prevenir el deterioro prematuro de los pavimentos

debido a procesos de compactación inadecuados, sino que también hace posible

hacerlo a bajo costo, pues evita pasadas innecesarias y ahorra dinero y tiempo.

La compactación inteligente ha sido reglamentada en normas y especificaciones

nacionales en países como Austria (RVS 8S.02.6), Alemania (ZTVE StB94), Suecia

(VAG 94), y Finlandia. También países como Francia, Irlanda y Holanda han

previsto la introducción de estándares relacionados con esta tecnología.

Hasta ahora, las normas difieren un poco, principalmente, en lo relacionado con las

rutinas y procedimientos de calibración de los valores de medida de la


42

compactación, no obstante se espera que la Comunidad Europea llegue a un

consenso de unificación de dichos estándares (Briaud y Seo, 2003).

El uso eficiente de la compactación inteligente presume un cierto nivel de

educación y cualificación de contratistas respecto a al uso de equipos, manejo

adecuado de la documentación generada y utilización organizada de la experiencia

acumulada (Heinz y Sandström, 2000). A continuación se resumen experiencias

relacionadas con la implementación y empleo de sistemas de compactación

inteligente en el mundo.

5.1. EUROPA

La compactación inteligente, conocida en los países europeos como Control de

Compactación Continuo (CCC- Continuos Compaction Control) ha sido aplicada

exitosamente en los últimos años, en muchos de los proyectos desarrollados en

Austria, Alemania, Suecia y otros países Europeos, tal como se explica a

continuación (Chang et al. 2011).

5.1.1. Austria

En Austria los estándares para la construcción de vías, autopistas y carreteras

mediante la compactación inteligente fueron establecidos desde 1998 y declarados

obligatorios desde Julio de 1999. La norma RVS 8S.02.6 “Kontinuierlicher

Walzenintegrierter Verdichtungsnachweis”-(rodillo de compactación continua

prueba integrada) contiene los campos de aplicación, requerimientos del rodillo,

tipos de suelo, el sistema de compactación inteligente y los limites contractuales de

aceptación de los trabajos (Kolymbas y Fellin, 2000).


43

Es interesante mencionar que la Sociedad Internacional De Mecánica de Suelos e

Ingeniería Geotécnica (ISSMGE –International Society of Soil Mechanics and

Geotechnical Engineering) adoptó las especificaciones austriacas como estándares

para el uso de la compactación inteligente.

Un caso relevante sobre el uso de compactación inteligente es el de Deponie Asten.

En 1998 se tenía un nuevo concepto sobre la disposición final de aguas residuales y

lodos, se necesitaba la remover una capa de material puesto que la exploración de

suelo reveló que la zona era un antiguo foso de arena, por lo que era necesario

remover dicho material. Se instaló un revestimiento de material fino tratado con

cenizas volantes de 25 cm de espesor en la base y 30 cm en las laderas, las cuales

tenían una inclinación casi del 7%.

El proceso de compactación fue optimizado con la compactación inteligente, o

control de compactación continua como era conocida en ese entonces, y fue

implementado tanto en la base como en las laderas. Para ello, se empleó una

retroexcavadora situada en lo alto de ladera, que jalaba al compactador, dada la

inclinación de la ladera, tal como se ilustra en la Figura 24.


44

Figura 24. Proceso de compactación en Deponie Asten

(Tomado de: Kolymbas y Fellin, 2000).

5.1.2. Alemania

Las especificaciones alemanas para obras de infraestructura incluyen el uso de la

compactación inteligente. Estas fueron introducida desde 1994 y luego

actualizadas en 1997. Conocida como la ZTVE-StB, la norma alemana es aplicada a

subrasantes y suelos (Mooney et al. 2010). La falta de especificaciones para bases y

sub-bases se basa en la creencia de que el rodillo mide valores de compactación

más allá de los 20 ó 30 cm, que es el espesor estándar de las capas usadas en

Alemania.


45

En Alemania, la compactación inteligente se utiliza de dos maneras: la primera,

para implementarla a través de una calibración inicial del valor de medición del

rodillo con módulo medido a través del ensayo de placa de carga (PLT - plate load

test) o densidad, y la segunda, para la identificación o detección de zonas débiles

con poco soporte, para que éstas sean ensayadas mediante PLT, LWD

(Deflectómetro de Impacto Liviano - Light Weight Deflectometer) u otros métodos

de densidad. Estos enfoques están a la espera de futuras revisiones de la norma.

La construcción del la Línea de Ferrocarril Deutsche Bahn forma parte

fundamental de la red ferroviaria de alta velocidad en Europa, con una longitud de

177 km se extiende desde Colonia hasta Rin/Main y con una inversión de casi 4.6

millones de dólares se convierte en uno de los mayores proyectos en Europa

(Briaud y Seo, 2003).

En este proyecto aproximadamente 4 millones de m3 de tierra tuvieron que ser

retirados, 2 millones de m3 empleados en terraplenes y 250.000 m3 de sub-base

extendida. El requerimiento para la compactación fue de al menos el 97% de la

densidad Proctor con una contenido de vacíos inferior al 12%. Para ello, se

extendieron capas de 23 a 30 cm de espesor compactadas con equipos BOMAG

integrados con sistemas de medición de compactación, siendo de gran ayuda para

realizar el aseguramiento de la calidad del trabajo.

5.1.3. Suecia

La compactación inteligente y sus especificaciones para materiales no ligados

fueron introducidas en Suecia desde 1994. Las especificaciones (ATB Vag 2005)

para el uso de compactadores de rodillo integrado con compactación inteligente

rigen desde el 2005 (Mooney et al. 2010).


46

El cumplimiento normativo de los materiales no ligados mantiene dos niveles de

superficie, el primero, el nivel superior de la capa de base y el segundo, capas de

30 a 75 cm por debajo del nivel superior de la capa de base. En Suecia,

generalmente se trabajan espesores de capas de base de 30 a 70 cm y de 30 a 50 cm

para capas de sub-bases (Mooney et al. 2010).

5.2. ESTADOS UNIDOS

La compactación inteligente es una tecnología emergente en los Estados Unidos.

Dado sus múltiples aplicaciones en la implementación de compactación de

materiales para carreteras, varios estados en cabeza de sus Departamentos de

Transporte (DOT - State Departments of Transportation) han iniciado el proceso de

formulación y aprobación de especificaciones que regulen la implementación de

esta tecnología.

Son 12 los estados que se han motivado a participan en proyectos de demostración

en campo y que, además, conducen al establecimiento de especificaciones para la

compactación inteligente. Ellos son el estado de Georgia, Indiana, Kansas,

Maryland, Minnesota, Mississippi, North Dakota, New York, Pennsylvania, Texas,

Virginia y Wisconsin (Chang et al. 2011).

El propósito de estas demostraciones de la técnica de Compactación Inteligente es

evaluar el desempeño de esta tecnología en suelos y materiales granulares al ser

comparado con procesos de compactación convencional, y dar a conocer las

bondades de la compactación inteligente al ser implementado en los procesos de

calidad y de compactación, logrando módulos y densidades más uniformes al


47

proveer al operador de mejores herramientas para la toma de decisiones (Chang et

al. 2011). También, busca acelerar la formulación de especificaciones e identificar y

priorizar los aspectos que requieren mejoramiento tanto en la investigación como

en la maquinaria empleada.

Figura 25. Estados que implementan Compactación Inteligente (IC)

(Tomado de: Chang et al. 2011)

La gráfica anterior muestra como año tras año son más estados los que se suman al

propósito de formular y formalizar proyectos que implementan esta tecnología.

Dado el enfoque del presente trabajo, se hará referencia exclusivamente a los

Estados que han adelantado proyectos de demostración en campo, realizando

tramos de prueba que involucran el tipo de material de interés para este estudio:

suelos, bases y sub-bases granulares. Algunos de estos estados son: Kansas, Texas,

Mississippi, Nueva York, Indiana y Dakota del Norte.


48

5.2.1. Texas

El Departamento de Transporte del Estado de Texas desarrolló un proyecto para

demostrar la eficiencia de la compactación inteligente en suelos cohesivos, base

granular y suelos estabilizados.

La demostración se llevó a cabo en el mes de Julio de 2008 en Fort Worth, Texas,

usando compactadores Case/Ammann de rodillo pata de cabra y rodillo vibratorio

de tambor liso integrado con tecnología de compactación inteligente y un

compactador convencional de tambor liso de Dynapac; empleados para reubicar la

carretera con el fin que acomodar en el extremo norte, una extensión del

Aeropuerto Alliance. Las condiciones del terreno y los compactadores empleados

se muestran en la Figura 26.

Figura 26. Sitio de la demostración y Equipo empleado


En esta demostración se probó exitosamente que los compactadores de rodillo pata

de cabra integrados con compactación inteligente, muestran un excelente

desempeño en materiales arcillosos, puesto que incremento su grado de

compactación al aumentar el número de pasadas, hasta estabilizarse (Chang et al.


49

2008). También se comprobó como los compactadores con compactación

inteligente son capaces de identificar los puntos débiles como zonas no

compactables, y materiales duros como rocas o alcantarillas, en las capas inferiores

del pavimento.

5.2.2. Kansas

El sitio de la demostración realizado por el Departamento de Transporte de Kansas

hizo parte de un proyecto de expansión de la US69 en Pleasanton, al norte de Fort

Scott, Kansas (Chang et al. 2010).

La demostración de campo se llevó a cabo en agosto de 2008 usando

compactadores IC pata de cabra de tambor sencillo Caterpillar y Sakai (Figura 27)

para la compactación de suelos cohesivos. La demostración incluyó la comparación

de la tecnología de compactación inteligente y la convencional al evaluar la

correlación de mediciones del compactador IC y los puntos medidos in situ, así

como también, evaluando parámetros de los equipos como velocidad, amplitud y

frecuencia, entre otros.

Figura 27. Compactador pata de cabra tambor sencillo: Caterpillar y Sakai



50

Los resultados indicaron que los valores de medición de los compactadores Sakai y

Caterpillar son repetibles, los compactadores pata de cabra mostraron valores de

compactación similares empleando diferentes configuraciones con amplitudes

altas, que los obtenidos con bajas amplitudes o configuraciones estáticas (Chang et

al. 2010).

5.2.3. Dakota del Norte

La demostración en este Estado se realizó durante agosto de 2010 en la autopista

US12 en Marmarth, Dakota del Norte. El equipo empleado fue un compactador de

rodillo Caterpillar CP56 de tambor liso con el kit de pata de cabra equipado con

potencia de accionamiento de la máquina (MDP -machine drive power). También, un

compactador vibratorio Caterpillar CS563E de tambor liso equipado con tecnología

de compactación inteligente: sistemas de medición del valor de compactación, de

posicionamiento global- GPS y de documentación del proceso (Figura 28).

Figura 28. Equipos CAT empelados en el tramo de prueba US12, Marmarth- Dakota del Norte

(Tomado de: White et al. 2010)


51

Para esta demostración se construyeron y ensayaron siete tramos de prueba: cuatro

realizados con suelo limoso compactados con el rodillo pata de cabra y los otros

tres, con material de base granular compactados con el rodillo de tambor liso. La

Tabla 3 resume las características de los tramos de prueba.

Tabla 3. Tramos de prueba realizados en US12, Marmarth- Dakota del Norte

EQUIPO

EMPLEADO

TRAMO

DE

PRUEBA

TIPO DE SUELO CARACTERÍSTICAS

CAT CP56

Tambor liso con

el kit de pata de

cabra

1 SUELO COHESIVO 3 carriles trabajados con compactación

estática, frecuencia baja y alta.

2 SUELO COHESIVO Sección con señales de ahuellamiento

3 SUELO COHESIVO Área de producción

7 SUELO COHESIVO Área de producción

CAT CS563E

Tambor liso

4 BASE GRANULAR Dos capas reforzadas con Geomalla TX5

5 BASE GRANULAR Material sin tratar

6 BASE GRANULAR Material parcialmente tratado

De estos tramos se obtuvieron valores de MPD (machine power drive) y valores de

compactación, corroborados con realizados in situ con el densímetro nuclear,

LWD, FWD, DCP, Cono dinámico de penetración, BST (White et al. 2010).

5.2.4. Indiana

La demostración de campo en este Estado se realizó sobre la ruta estatal 25 (SR-25),

la cual es una autopista reciente que conecta a la I-65 con la CR750E en el norte de

Buck Creek, West Lafayette, Indiana (White et al. 2011).


52

En agosto de 2010, se construyeron seis pistas de prueba y se evaluaron los valores

de MPD (machine power drive) y de compactación en conjunto con variados

ensayos realizados in situ: densidad, humedad, CBR y módulo elástico, los cuales

demostraron que esto valores incrementaban proporcional al aumento de la

capacidad portante del suelo (White et al. 2011). La demostración requirió la

compactación de suelo cohesivo, para lo que se empleó un compactador CAT CS56

de tambor liso con el kit de pata de cabra, y material granular compactado con un

equipo de rodillo vibratorio CAT CS563E de tambor liso, ambos compactadores

equipados con tecnología de compactación inteligente (Figura 29).

Figura 29. Maquinaria CAT en la pista de prueba SR-25 West Lafayette, Indiana.

(Tomado de: White et al. 2011).

5.2.5. Mississippi

El sitio de las pruebas en este Estado fue la autopista US 84 en el condado Wayne,

Mississippi. En julio de 2009 se construyó un tramo vía de dos carriles de 4 millas

de longitud. Las primeras 6 pulg de la sub-base granular fueron tratadas con ~5%

de cemento como método de estabilización acorde con las especificaciones de

Departamento de Transporte de Mississippi- MSDOT (Chang et al. 2010).


53

Un compactador CAT de tambor sencillo pata de cabra y un Case/Ammann, de

rodillo con liso fue el equipo utilizado en esta demostración. Todos los equipos

estaban equipados con la tecnología de compactación inteligente: sistema GPS,

Sistema de medición de valores de compactación y de documentación. Se

realizaron un total de nueve tramos de prueba que involucraban la compactación

del material estabilizado, bases y sub-bases granulares, con el objeto de obtener

valores medidos de compactación corroborados con ensayos realizados in situ

(Chang et al. 2010). La Figura 30 ilustra el proyecto en proceso.

Figura 30. Sitio de la demostración en US 84 Wayne, Mississippi.

(Tomado de: Chang et al. 2010).

Los resultados obtenidos en los tramos de prueba contribuyeron a desarrollar

relaciones empíricas de correlación entre los valores de medición de la

compactación inteligente (ICMV- intelligent compaction mesuarement values) y los

valores hallados mediante los ensayos realizados in situ. Sin embargo, estas

correlaciones muestran algunas debilidades al ser evaluadas independientemente

para cada tramo de prueba, quizás por el reducido rango de mediciones. Estas


54

correlaciones mejoran significativamente cuando la información se combina con

información con rango de medición más amplia (Chang et al. 2010).

5.2.6. Nueva York

En este Estado, la demostración se realizó sobre la US 219 en Springville, Nueva

York compactadores de tambor sencillo dotados con compactación inteligente,

Bomag y Caterpillar. Se realizaron diez tramos de prueba en los que se

extendieron materiales de base y sub-base granular (Figura 31).

Figura 31. Sitio de prueba de la US219Springville, NY.

(Tomada de: Chang et al. 2010)

El Departamento de Transporte de Nueva York –NYDOT, tiene especificaciones

concretas sobre la compactación, relacionadas con el esfuerzo uniforme de

compactación. Esta demostración explicó exitosamente que los compactadores

equipados con compactación inteligente tienen la capacidad de mapear la sub-base

existente y hacer seguimiento a los niveles de compactación a capas de base

granular (Chang et al. 2010).


55

La Tabla 4 resume las experiencias reportadas en Estados Unidos con el uso de

Compactación Inteligente.

Tabla 4. Cronología de estados que implementan Compactación Inteligente.

DOT AÑO EQUIPO

EMPLEADO TIPO DE EQUIPO

TIPO DE MATERIAL

Kansas 2008 SAKAI

Pata de Cabra/

Suelo cohesivo Tambor Liso

CATERPILLAR Pata de Cabra

Texas 2008

AMMANN Pata de Cabra Suelo cohesivo

DYNAPAC

Tambor Liso Material estabilizado

Tambor Liso Base granular

Mississippi 2009

CATERPILLAR Pata de Cabra Material estabilizado

AMMANN/CASE Tambor Liso Sub-base granular

Nueva York 2009 BOMAG Tambor Liso Base granular

CATERPILLAR Tambor Liso Sub-base granular

Indiana 2010 CATERPILLAR Pata de Cabra Suelo cohesivo


Dakota del Norte 2010 CATERPILLAR Pata de Cabra Suelo cohesivo


5.2.7. Controles de Calidad para IC

Los procesos de compactación convencionales dificultan el control de calidad de la

operación dado que ésta sólo puede ser evaluada hasta después de completar el


56

trabajo y corroborar si los resultados cumplen con las especificaciones iniciales del

proyecto.

En USA, la FHWA en colaboración con el Departamento de Transporte de

Minnesota, desarrolló un estudio para realizar control de calidad en los proyectos

que emplean la tecnología de compactación inteligente, optimizados con una

herramienta de manejo de información –VEDA. Esta herramienta es usada para

crear curvas de compactación y graficar los valores medidos de compactación

inteligente (ICMV- inteligente compaction mesuarement values) versus el número de

pasadas del compactador (Figura 32), de esta manera es posible determinar el

ICMV requerido y el numero de pasadas optimo para cada proyecto especifico.

Figura 32. Curva de compactación graficada en el software VEDA

(Tomado de: Transtec Group, 2008)

Así mismo, el sistema VEDA permite visualizar y analizar información geo-

espacial del proceso de varios compactadores con tecnología de compactación


57

inteligente al mismo tiempo, sin importar el fabricante; de manera que está en

capacidad de presentar información estandarizada de manera rápida en el sito de

trabajo y en tiempo real (Victor Lee Gallivan, Funcionario de US Department of

Transportation. Entrevista, Accelerating Infrastructure Innovations. Julio, 2011).

VEDA, es en la actualidad un software de análisis de información estandarizada

requerido por la Federal Highway Administration -FHWA en sus especificaciones

para la compactación inteligente de suelos y bases granulares.

5.2.8. Especificaciones de la Federal Highway Administration (FHWA)

A la fecha, pocos Estados han formulado especificaciones para regular el uso de la

tecnología de compactación inteligente, en la cual se detalla además las

responsabilidades de los contratistas al incluir en sus proyectos las especificaciones

relacionan los requerimientos contractuales, los equipos, el personal de obra y sus

correspondientes funciones, los métodos constructivos y los controles de calidad.

Adjunto, se anexan las especificaciones básicas que actualmente emplea la FHWA

para la compactación inteligente de suelos y bases. La Tabla 5 resume las

principales especificaciones vigentes en la actualidad (Ver Anexo 1.

Especificaciones FHWA para Compactación Inteligente de suelos y bases)


58

Tabla 5. Resumen especificaciones FHWA.

REQUERIMIENTO GENERALIDADES

SUELOS BASES GRANULARES EQUIPOS

Compactadores equipados con toda la instrumentación requerida en la compactación inteligente: *Acelerómetros *Sistemas de medición de valores de compactación *Sistema de documentación *Sistema GPS

CONTROL DE CALIDAD El plan de aseguramiento de la calidad debe incluir: *Control de Materiales *Control de Equipos *Control de Operaciones de construcción Personal Calificado para implementar dicho plan : *Administrador del Plan *Técnico de Control de Calidad *Operador del Compactador IC

CONSTRUCCIÓN

Asistencia Técnica 1, durante los 7 días siguientes al inicio de la obra Luego, tantas como sean necesarias

Áreas de Construcción Áreas ≤ 25.000 ft2 Requiere evaluación

Áreas parciales ≤ 5.000 ft2 Evaluación se incluye en la zona

anterior Áreas parciales ≥ 5.000 ft2 Constituye un área completa

PAGO Los ítems de pago deben incluir: *Combustible *Operador *Sistema GPS *Ensayos y soporte técnico de GPS


59

6. COMPACTACIÓN INTELIGENTE EN COLOMBIA: UNA

TECNOLOGÍA EMERGENTE

A nivel mundial, la compactación se ha convertido en el pilar fundamental en la

construcción de obras civiles, y más aún, en el eje principal para la construcción de

vías más duraderas. Por las investigaciones realizadas durante este proyecto, es

posible constatar que esta es una tecnología emergente a la cual el país no le ha

otorgado la importancia suficiente.

6.1. ACTUALIDAD

Durante el proceso de compactación es necesario definir los procesos de control de

calidad mediante los cuales se verificará el resultado final del proceso. Como se

mencionó con anterioridad, densidades más uniformes acorde a los requerimientos

y especificaciones de diseños, se traducen en vías con vidas de servicio más

prolongadas, y en menores costos de mantenimiento durante dicha vida útil.

El proceso de compactación se puede controlar durante su ejecución llevando a

cabo la verificación de resultados obtenidos midiendo las propiedades físicas y

mecánicas de la capa compactada y realizando controles sobre la forma como se

utiliza el material. Cualquiera de estos métodos, determina la eficiencia del proceso

basado en el Grado de Compactación al relacionar el peso volumétrico obtenido in

situ y el peso volumétrico seco ensayado en el laboratorio (Arenas, 2000).


60

6.1.1. Pruebas In Situ

En Colombia, los ensayos más empleados para obtener la densidad de la capa

compactada, son:

Densímetro nuclear, el empleo de sondas radiométricas permite determinar

la densidad de los suelos de una manera rápida y no destructiva. Este

método se basa en el principio de que los suelos absorben menos radiación

que aquellos que están más densos, por lo que los rayos gamma de una

fuente radioactiva penetran en el suelo, pero sólo un porcentaje de ellos se

refleja, según sea el porcentaje de vacíos presente en dicho suelo. Los rayos

reflejados son registrados y detectados en un contador y luego, convertidos

a unidades de densidad y humedad mediante una serie de correlaciones.

A diferencia de otros métodos que requieren mucho tiempo, con el

densímetro nuclear se obtiene la medición radiométrica que proporciona

resultados en pocos minutos.

Cono de Arena, se pueden realizar pruebas para determinara la densidad

humedad y la densidad seca, y a partir de éstas la densidad Proctor con la

que se determina el grado de compactación.

Básicamente, el procedimiento consiste en extraer material compactado

hasta unos 15 cm de profundidad, luego se pesa dicho material, se seca en el

horno y se pesa nuevamente para obtener la humedad del suelo. El

volumen del material extraído se determina llenando con arena de

características conocida, de manera que conociendo el peso del cono de


61

arena antes y después, es posible conocer el volumen de la material extraído

inicialmente.

Globo de Agua (balón de densidad), el balón de densidad o densímetro de

Washington consta de un cilindro transparente lleno de agua, el cual

permite conocer el volumen de la muestra extraída. El procedimiento es

similar al método del cono de arena, pero en este caso el material de

características conocidas es agua.

6.1.2. Especificaciones para Compactación Convencional

Actualmente las entidades estatales competentes en la gestión de proyectos de

infraestructura exigen de manera obligatoria fases experimentales, en las que se

realicen tramos de prueba con material, longitudes, anchos y espesores definidos,

que permitan probar el desempeño de los equipos de compactación y a la vez,

definir los programas de trabajo a desarrollar en cada proyecto especifico, de

manera que se cumplan a cabalidad los requisitos de diseño y parámetros

contractuales establecidos.

En el caso de que los parámetros no se ajusten a lo previamente dispuesto, se

requiere la implementación de las correcciones pertinentes hasta lograr resultados

satisfactorios.

A nivel distrital, el Instituto de Desarrollo Urbano –IDU dispone consideraciones

para la compactación se suelos, bases y sub-bases:

Suelos, se refiere a la subrasante o el apoyo de la estructura de pavimento,

por lo general requiere compactación. Sin embargo, puede presentarse el


62

caso en los documentos contractuales, explícitamente, se indique que la

subrasante no requiere compactación (IDU, 2006).

Las comprobaciones de densidad de la capa por lo general se realizan una

vez por semana en una proporción de al menos una cada doscientos

cincuenta metro cuadrados (250m2). Para los tramos de comprobación se

realizan al menos seis, en sitios escogidos al azar o de acuerdo a

indicaciones de la interventoría. La densidad media del tramo debe ser

como mínimo el 95 % de la densidad máxima de referencia obtenida en el

ensayo de compactación Proctor modificado, realizado acorde a las normas

Invias INV E-142.

Para bases y sub-bases, se maneja densidades media mayor o igual al 95%

del ensayo Proctor o del 100%, respectivamente (IDU, 2006).

Cada ensayo individual debe ser igual o superior al 98% del valor medio del

tramo, y solo se admitirá un resultado por debajo de dicho límite, siempre y

cuando sea mayor al 90%.

La tabla 6 resume los controles de calidad para compactación que son requeridos

en la actualidad por el Instituto de Desarrollo urbano de Bogotá.


63

Tabla 6. Controles de calidad IDU

Los controles de calidad de densidad de la capa compactada se efectúan acorde a

los métodos aplicables de ensayos o pruebas in situ. Estos ensayos se realizan de

acuerdo a lo descrito en las normas INVIAS: INV E-161, INV E- 162, INV E- 163 y

INV E- 164. Una vez, efectuados los controles de calidad, el contratista debe

rellenar las excavaciones que para tal fin se realizaron, con material de igual

calidad al originalmente dispuesto.

6.2. COMPACTACIÓN INTELIGENTE EN COLOMBIA: UNA

TECNOLOGÍA EMERGENTE

La compactación inteligente es un concepto poco o nada conocido en nuestro país.

Al consultar a empresas del sector de construcción que se dedican al desarrollo de

proyectos de infraestructura vial, sólo unas pocas están familiarizadas con el

concepto, y de éstas, solo tres empresas no sólo conocen sobre compactación

inteligente sino que también la implementan en sus proyectos más recientes, solo

con fines de control de calidad interno.

MATERIAL DENSIDAD MEDIA

TRAMO (Dm)

DENSIDAD INDIVIDUAL

(De cada ensayo)

Suelos Terraplenes/rellenos ≥ 90% Proctor 98% Dm

Subrasante ≥ 95% Proctor

Base

100% Proctor 98% Dm

Sub-base

≥ 95% Proctor 98% Dm

Se permite al menos 1 ensayo con densidad inferior a la Densidad individual, siempre y cuando sea ≥ 90% Proctor


64

Según Moreno*,1en Colombia es complicado implementar tecnologías nuevas en

proyectos estatales y más aún, tecnologías que no han sido estandarizadas ni

reglamentadas por las entidades competentes.

Por esta razón, se cree que es en los entes estatales en donde se debe motivar el

cambio, pues son quienes poseen poder de decisión y están involucrados en los

procesos de planeación de los proyectos. Además son ellos quienes aún no actúan

acorde con la necesidad e importancia de construir infraestructura más duradera,

ya que éste no sólo es un problema económico sino también intergeneracional,

social e inclusive político. Los beneficios de implementar la compactación

inteligente han sido identificados y es sabido que son impresionantemente notorios

y muy significativos, no sólo para contratistas sino también para las entidades

estatales.

6.2.1. Costos de implementación

Dado que los compactadores de suelos equipados con la tecnología de

compactación inteligente requieren de instrumentación especial y sistemas de

documentación y posicionamiento global, es evidente que se requiere una

inversión mayor a la que se realiza al adquirir compactadores convencionales.

El costo de la implementación se estimó como parte de este estudio al realizar un

sondeo comercial, en casa distribuidoras y comerciales en general (Hamm Ag,

Bomag y Caterpillar). Se encontró que el precio del equipo nuevo varía de acuerdo

al fabricante, sin embargo, este valor oscila entre los doscientos y doscientos

ochenta millones de pesos colombianos ($ 200.000.000 – $280.000.000 m/cte.), los

* ENTREVISTA con Felipe Moreno, Director de obras de la empresa Mario Huertas Cotes, Bogotá, 29 de septiembre de 2011.


65

cuales corresponden, además del valor del equipo, a impuestos de importación,

nacionalización y transporte hasta Colombia. Asimismo, este valor incluye

capacitaciones y entrenamiento a operarios e ingenieros residentes en el manejo de

estos equipos, dependiendo del número de equipos que se adquieren. Vale la pena

resaltar que el precio de los equipos está sujeto al mercado cambiario, debido a que

las casas matrices de la mayoría de fabricantes de compactadores con

compactación inteligente se ubican en Europa y sus transacciones se realizan en

euros.

No obstante, es de destacar que los compactadores ya existentes pueden ser

adaptados con instrumentación y sistemas de documentación que les permitan a

los contratitas llevar a cabo los procesos de compactación inteligente de igual

manera que los que realizan los equipos nuevos dotados con esta tecnología desde

fábrica. Pensando en esto, algunos fabricantes ofrecen dentro de su línea de

productos, un kit básico que permiten equipar las máquinas, siempre y cuando

correspondan al mismo fabricante. El kit incluye el sistema de instrumentación, de

documentación y de posicionamiento global.

El sondeo comercial realizado permitió estimar el valor de estos kits entre € 30.000

y € 35.000, es decir entre ochenta y noventa millones de pesos colombianos ($

80.000.000 - $ 90.000.000 m/cte.) aproximadamente, dependiendo de la TRM del

euro.

6.2.2. Percepción al cambio

Con el fin de indagar y vislumbrar la percepción general acerca de los procesos de

compactación que actualmente se llevan a cabo en nuestro país, se realizó una

sencilla encuesta (Ver Anexo 2. Formato de Encuesta), que permitió identificar las


66

nociones sobre compactación inteligente entre ingenieros y operarios de

compactadores.

Las encuestas se realizaron en la ciudad de Bogotá D.C., en obras ubicadas entre la

Calle 147 y 170 con Carrera 9, y entre las Carreras 18 y 19 con Calle 6. También, se

realizaron en obras a las afueras de la ciudad, en los municipios de Madrid, La

Vega, Sasmina y San Juan de Rio Seco pertenecientes a la Concesión Vial

Panamericana S.A.S.

Se entrevistaron un total de 15 ingenieros, entre residentes de contratista e

interventoría, y 9 operarios de equipos de compactación con amplia y variada

experiencia en procesos de compactación. La ficha técnica de la encuesta se

muestra en la tabla 7 y en la Figura 33 se esquematiza el perfil de los ingenieros y

operarios encuestados.

Tabla 7. Relación de encuestas.

OBRA CONTRATISTA

NÚMERO DE ENCUESTADOS

INGENIEROS OPERARIOS

Calle 147 y 170 con Carrera 9

MHC 3 1

carreras 18 y 19 con Calle 6

--- 2 2

Madrid

Concesión Vial Panamericana S.A.S

2 1

La Vega 3 2

Sasmina 1 1

San Juan de Rio Seco 2 1

Villeta 2 1

TOTAL 15 9


67

Figura 33. Años de experiencia de los encuestados en procesos de compactación

A continuación se presentan los resultados obtenidos al aplicar las encuestas:

A la pregunta si siempre ha empleado la misma técnica de compactación sin

importar el tipo de material o equipo con el que está trabajando (subbases,

bases y carpetas asfálticas), un 100% de los encuestados respondió que no

dado que la técnica de compactación a emplear se define en los tramos de

prueba, de acuerdo al tipo de material a compactar y equipo empleado

(Figura 34).


68

Figura 34. Técnicas de compactación

A la pregunta sobre las nociones que tienen sobre la tecnología de

compactación inteligente para subbases, bases y carpetas asfálticas, solo un

pequeño porcentaje (11%- 13%) ha escuchado sobre el concepto porque lo

han aplicado en proyectos en los que han participado, aunque de una

manera muy básica (Figura 35).

Figura 35. Porcentaje de conocedores de compactación inteligente


69

Figura 36. Percepción sobre compactación inteligente

Un 100% de los encuestados se mostraron entusiastas ante la idea de aplicar

la tecnología de compactación inteligente en los procesos de compactación a

los proyectos en los que trabajan.

Humberto Arias, quien opera un compactador vibratorio CAT de tambor

sencillo en la obra del tramo Los Alpes – Villeta sector Chuguacal de la

Concesión Vial Panamericana S.A.S. en el Departamento de Cundinamarca,

lleva más de 20 años operando maquinaria de obra y casi 15, operando

compactadores de todo tipo, se mostró muy interesado en conocer sobre

esta tecnología e inclusive preguntó cómo podría acceder a una capacitación

sobre el tema. Sin embargo, también comentó como “todo depende de los

que digan los jefes”. Los contratistas son quienes tienen la última palabra a

la hora de decidir si implementar o no esta tecnología, y éstos a su vez

dependen de las exigencias impuestas y requeridas por las entidades

estatales encargadas de gestionar proyectos viales. Es realmente notable el


70

interés despertado en los encuestados al conocer sobre la compactación

inteligente.

A las preguntas, “¿le gustaría a usted implementar esta tecnología y cree

que le proporcionaría beneficios económicos de algún tipo?” Solo una

persona del total de encuestado respondió de manera negativa (Figura 37).

Esta persona opera desde hace 6 meses un compactador vibratorio

INGERSOLL- RAND de tambor sencillo en una obra a las afueras del

Municipio de Sasmina, Cundinamarca. Él opina que dado que esta

tecnología hace que los trabajos de compactación se terminen de una

manera más rápida y eficiente, no le gustaría trabajar con ella porque no es

benéfico para él: “es menos lo que me pagan” mencionó. El funcionario

señaló que su pago depende de las horas que trabaje como operario en el

compactador.

Figura 37. Le gustaría trabajar con esta tecnología?


71

En conclusión, se observa un desconocimiento casi generalizado acerca de lo que

es compactación inteligente. Sin embargo, una vez realizada una breve

introducción sobre lo que es y lo que esta implica, se percibe gran entusiasmo y

ansias de cambio para emplear tecnologías nuevas que proporcionen una mejor

calidad a las obras de infraestructura que se realizan en el país.

Los contratistas se muestran interesados en construir infraestructura vial durable y

de calidad. Aun así, son las entidades competentes quienes deben estar atentas a

estas innovaciones, pues son ellos quienes tienen poder de decisión para

determinar especificaciones y requerimientos de los diversos proyectos.


72

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las principales conclusiones y recomendaciones obtenidas durante este trabajo

incluyen:

Se describieron las características y beneficios esenciales que trae consigo la

implementación de la compactación inteligente en los procesos de

compactación de subrasantes, bases y subbases granulares en obras viales

de una manera detallada.

No cabe duda alguna que la adquisición de compactadores equipados con

compactación inteligente representa una inversión elevada comparada a la

de un compactador convencional. No obstante, es un costo justificable por

los innumerables beneficios que proporciona, y que fueron descritos a lo

largo de este trabajo.

La tecnología de compactación inteligente es aún reciente. Sería interesante

realizar tramos de prueba en Colombia que permitan comparar el

desempeño de equipos y la eficiencia del proceso de compactación al

utilizar compactadores convencionales y compactadores equipados con

compactación inteligente, con el objeto de dar a conocer beneficios más

prácticos al emplear materiales locales en dichas demostraciones.

Es importante y recomendable que los contratistas y funcionarios públicos

encargados de ejecutar o administrar proyectos viales estén atentos a


73

información innovadora y relevante presentada en eventos venideros, como

el Taller sobre Compactación Inteligente incluido en el marco del Simposio

Internacional sobre Pavimentos Asfálticos y Puentes de Losa Asfáltica, que

realizará la Sociedad Internacional de Pavimentos Asfálticos- ISAP 2012, el

23 de Mayo de 2012 en la ciudad de Nanjing, provincia de Jiansu, China.

Asimismo, el I Taller Nacional sobre Compactación Inteligente (I FHWA

Intelligent Compaction National Workshop) auspiciado por el

Departamento de Transporte de Estados Unidos, que tendrá lugar en el

próximo 13 de diciembre de 2011 en Atlanta, USA. (Ver Anexo 3. Folletos

informativos).

Teniendo en cuenta que la formulación de estándares que rijan la tecnología

de compactación inteligente se encuentra en una etapa de desarrollo, se

debe estar atento también a los avances documentados de su aplicabilidad

en futuros proyectos.

Colombia es un país ávido de cambios en la forma como se construye su

infraestructura vial. La tecnología de compactación inteligente no solo

proporciona mejores calidades en obra que se traducen en estructuras de

pavimentos más durables, sino también otros beneficios que han sido

mencionados en este trabajo y que la convierte en ese cambio tan anhelado.


74

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INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO (IDU). (2006). “Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción para Proyectos de Infraestructura Vial y de Espacio Público en Bogotá D.C.: Documento técnico”. Bogotá D.C., 4- 96. KOLYMBAS, D. FELLIN, W. (2000). “Compaction of soils, granulates and powders: Advances in geotechnical engineering and tunneling.” Balkema, Rotterdam, 127. KRÖBER, W., FLOSS, E., WALLRATH, W. (2001). “Dynamic soil stiffness as quality criterion for soil compaction,” Geotechnics for Roads, Rail Tracks and Earth Structures, A.A.Balkema Publishers, Lisse, Abingdon, Exton (PA), Tokyo, 189-199. MOONEY, Michael, RINEHART, Robert., FACAS, Norman., MUSIMBI, Odon., WHITE, David., VENNAPUSA, Pavana. (2010). “Intelligent Soil Compaction Systems: Report 676”. NATIONAL COOPERATIVE HIGHWAY RESEARCH PROGRAM. Washington D.C., 32-34. RUTLEDGE, Jennifer. CHANG, George. GALLIVAN, Lee. (2011). “Benefits of Intelligent Compaction to Contractors”. Modern Contractor Solutions. (August), 42- 43. SAKAI. (2011). “CIS – Compaction Information System”. Sakai Heavy Industries, Ltd. <http://www.sakainet.co.jp/english/index.html>, (Octubre 7, 2011). SCHEROCMAN, J., RAKOWSKI, S., y UCHIYAMA, K. (2007). “Intelligent compaction, does it exist?.” Canadian Technical Asphalt Association (CTAA) Conference, Victoria, BC, 1–25. SCHRÖDER, Ralf. (2009) “Compactación en el asfalto y obras de tierra”. WRITGEN GROUP (HAMM AG). Tirschenreuth, Alemania, 22-27. RICO, Alfonso y DEL CASTILLO, Hermilo. (1992). ”Consideraciones Sobre Compactación De Suelos En Obras De Infraestructura De Transporte”. Documento técnico No. 7: INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE, Sanfandila, Querétaro, 66-68. TRANSTEC GROUP, INC. (2008). “VEDA Software”. Intelligent Compaction. <http://www.intelligentcompaction.com/index.php?q=node/240>, (Septiembre 9, 2011). TRANSTEC GROUP, INC. (2008). “Benefits of IC”. Intelligent Compaction. <http://www.intelligentcompaction.com/index.php?q=node/6>, (Septiembre 25, 2011). WHITE, David., VENNAPUSA, Pavana., GIESELMAN, Heath., ZHANG, Jiake., EIDEM, Michael. (2010). “Accelerated Implementation of Intelligent Compaction Technology for Embankment Subgrade Soils, Aggregate Base, and Asphalt Pavement Materials: US 12 Marmarth, North Dakota: Final Report ER10-08.” EARTHWORKS ENGINEERING RESEARCH CENTER. Marmarth, North Dakota, 72- 74.

http://www.sakainet.co.jp/english/index.html


http://www.intelligentcompaction.com/index.php?q=node/240


http://www.intelligentcompaction.com/index.php?q=node/6


77

WHITE, David., VENNAPUSA, Pavana., GIESELMAN, Heath. (2011). ”Accelerated Implementation Of Intelligent Compaction Technology For Embankment Subgrade Soils, Aggregate Base, And Asphalt Pavement Materials: Sr-25 West Lafayette, Indiana. Final Report”. EARTHWORKS ENGINEERING RESEARCH CENTER. West Lafayette, Indiana, 47.

ANEXOS

ANEXO 1

ESPECIFICACIONES FHWA PARA COMPACTACIÓN

INTELIGENTE DE SUELOS

Generic - IC Specifications for Soils June 2011 DOT to modify as applicable to meet State Specifications

Intelligent Compaction Technology for Soils Applications

DESCRIPTION

This work shall consist of the construction of the roadway fill embankment utilizing

Intelligent Compaction (IC) rollers within the limits of the work as described in the plans. IC is

defined as a process that uses vibratory rollers equipped with a measurement/documentation

system that automatically records various critical compaction parameters correlated to agency

standard testing protocols in real time during the compaction process. IC uses roller vibration

measurements to assess the mechanistic soils properties and to ensure optimum compaction is

achieved through continuous monitoring of the operations. Additional information on the IC

technology may be found on the website www.intelligentcompaction.com and from the

Transportation Research Board - NCHRP Report 676 on Intelligent Soil Compaction Systems.

The Contractor shall supply sufficient numbers of rollers and other associated equipment

necessary to complete the compaction requirements for the specific materials. The Contractor

will determine the number of IC rollers to use depending on the scope of the project. The IC

roller(s) may be utilized during production with other standard compaction equipment and shall

be used for the evaluation of the compaction operations. EQUIPMENT

The IC rollers shall meet the following specific requirements:

1. IC rollers shall be self propelled single-drum vibratory rollers equipped with

accelerometers mounted in or about the drum to measure the interactions between the

rollers and compacted materials in order to evaluate the applied compaction effort.

Rollers may be smooth or pad footed drums.

2. The output from the roller is designated as the Intelligent Compaction Measurement

Value (IC-MV) which represents the stiffness of the materials based on the vibration of

the roller drums and the resulting response from the underlying materials.

3. The IC rollers shall include an integrated on-board documentation system that is capable

of displaying real-time color-coded maps of IC measurement values including the

stiffness response values, location of the roller, number of roller passes, machine settings,

together with the speed, frequency and amplitude of roller drums. The display unit shall

be capable of transferring the data by means of a USB port.

4. Roller mounted GPS radio and receiver units shall be mounted on each IC roller. RTK-

GPS radio and receivers are required to monitor the location and track the number of

passes of the rollers.

1


Real Time Kinematic Global Positioning System (RTK-GPS)

The Universal Transverse Mercator (UTM) Coordinates system divides the surface of

Earth between 80°S and 84°N latitude into 60 zones, each 6° of longitude in width and centered

over a meridian of longitude. Zone 1 is bounded by longitude 180° to 174° W and is centered

on the 177th West meridian. Zones outside of the Continental United States can be acquired on

the web at www.dmap.co.uk/utmworld.htm. The UTM for this project is Zone (xx) N. (DOT to

fill in the zone number)

Base Station - Ground mounted or virtual GPS base units that record values in northing,

easting, and the elevation data in meters using the UTM coordinate system along with the

longitude/latitude of the measurement values shall be provided. The GPS base station shall

broadcast updated correction data to the GPS receivers on the IC rollers and the hand-held

rovers during operations with a survey tolerance of not greater than 1.6 in. (40 mm) in both the

horizontal (x and y) directions.

Rover - A portable hand-held GPS radio/receiver for in-situ point measurements shall be

provided.

Data Analysis Software - Standardized data analysis software (Veda Alfa Vr.8.0 or

later) is available on the website www.intelligentcompaction.com or will be provided by

xxDOT. The software program will utilize the IC-MV data from the IC roller for analysis of

coverage, uniformity, and stiffness values during construction operations. As a minimum, the

following Essential IC Data Information and IC Data Elements shall be available in either

ASCII or text format for post processing.

Essential IC Data Information:

Item Description

No.

1 Section Title

2

Generic - IC Specifications for Soils June 2011

DOT to modify as applicable to meet State Specifications

2 Machine Manufacture

3 Machine Type

4 Machine Model

5 Drum Width (m)

6 Drum Diameter (m)

7 Machine Weight (metric ton)

8 Name index of intelligent compaction measurement values (IC-

MV)

9 Unit index for IC-MV

10 Reporting resolution for independent IC-MVs – 90 degrees

to the roller moving direction (mm) 11 Reporting resolution for independent IC-MVs – in the

roller moving direction (mm)

12 UTM Zone 13 Offset to UTC (hrs) 14 Number of IC data points

Essential IC Data Elements:

Item Date Field Name Example of Data

No.

1 Date Stamp (YYYYMMDD) e.g. 20080701

2 Time Stamp (HHMMSS.S -military e.g. 090504.0 (9 hr 5

format) min. 4.0 s.)

3 Longitude (decimal degrees) e.g. 94.85920403

4 Latitude (decimal degrees) e.g. 45.22777335

5 Easting (m) e.g. 354048.3

6 Northing (m) e.g. 5009934.9

7 Height (m) e.g. 339.9450

8 Roller pass number e.g. 2

9 Direction index e.g., 1 forward, 2 reverse

10 Roller speed (kph) e.g. 4.0

11 Vibration on e.g., 1 for yes, 2 for no

12 Frequency (vpm) e.g. 3500.0

13 Amplitude (mm) e.g. 0.6

14 Surface temperature (oC) - HMA e.g. 120

15 Intelligent compaction measurement e.g. 20.0

values

QUALITY CONTROL PLAN

The Contractor shall prepare and submit a written Quality Control Plan (QCP) for the

project. As a minimum, the QCP shall contain the following information:

3


General Requirements.

1. QCP shall be contract specific, stating how the contractor proposes to control the

materials, equipment, and construction operations including subcontractors and

suppliers as well as production facilities and transportation modes to the project

for the embankment operations.

2. The QCP shall include an organizational chart showing all quality control

personnel and how these personnel integrate with other management/production

and construction functions and personnel.

3. The QCP shall be signed and dated by the Contractor’s representative at the time

the QCP is submitted to the Engineer. The QCP shall be submitted no later than

15 days prior to commencing the embankment operations.

4. The xxDOT will review, sign, and date the QCP if the contents of the QCP are in

compliance with the requirements as stated herein.

5. The QCP shall be maintained to reflect the current status of the operations,

and revisions shall be provided in writing prior to initiating the change. The

QCP revision shall not be implemented until the revision has been accepted.

6. The QCP shall contain the name, telephone number, duties, and employer of

all quality control personnel necessary to implement the QCP. The minimum

qualifications of quality control personnel shall be as follows:

a. QCP Field Manager or Plan Administrator. The person responsible for the

execution of the QCP and liaison with the Engineer. Additionally the QCP

Field Manager requirements include:

1. Full-time employee of the Contractor or an independent consultant not

involved with the Quality Assurance (acceptance) activities on the

project.

2. Minimum (x) years experience (as determined by the DOT) in quality

control activities in construction operations

3. Full authority to institute actions necessary for successful

implementation of the QCP.

b. Quality Control Technician (QCT). The person(s) responsible for

conducting quality control and inspection activities to implement the

QCP. There may be more than one QCT on a project.

4


1. Full-time employee of the Contractor or an independent consultant

with a minimum (x) years experience (as determined by the DOT) in

quality control activities in construction operations.

2. Completed the xxDOT requirements for the applicable testing.



c. IC Roller Operator. The person responsible for operating the IC roller and

attached IC equipment. Sufficient training for the roller operator shall be

supplied by a representative of the manufacturer of the equipment.

7. IC Equipment. The Roller supplier, make, roller model, number of IC rollers to

be provided, and the GPS system supplier to be utilized.

8. Embankment operations shall not begin before the QCP has been accepted.

9. The Engineer may require the replacement of ineffective or unqualified

equipment or Quality Control personnel. Construction operations may be

required to stop until Quality Control corrective actions are taken.

References. (to be modified/expanded as applicable by the DOT)

1. AASHTO Standards.

AASHTO T 99 Moisture-Density Relations of Soils Using a 2.5-kg

(5.5-lb) Rammer and a 305-mm (12-in.) Drop

AASHTO T 272 Family of Curves – One-Point Method

2. ASTM Standards.

ASTM D 2583 Measuring Deflections with a Light Weight

Deflectometer (LWD)

ASTM D 6951 Dynamic Cone Penetrometer in Shallow Pavement

Applications (17.6-lb (8-kg) hammer)

3. xxDOT Standards.

xxx Field Determination of Moisture Content of Soils

xxx Field Determination of Deflection Using Light

Weight Deflectometer

5


Quality Control Technician. The QCT shall be responsible for the following minimum

functions:

1. GPS check testing for the IC roller(s) and rover(s).

2. Test section construction and establishing target values for the maximum dry

density, optimum moisture content, production moisture content, strength of the

materials using the dynamic cone penetrometer (DCP), light weight deflectometer

(LWD), nuclear gauge, and the IC-roller(s).

3. Monitoring of the construction operations and the IC roller(s) during production

and final proofing operations.

4. Quality control testing for the maximum dry density and moisture content.

5. Downloading and analysis of the IC-data from the roller(s).

6. Daily set-up, take down and secure storage of GPS and IC roller components

Testing Facility. The location of the testing facility and a list of test equipment shall be

included. The testing facility shall be sufficient size to conduct the Quality Control tests, and a

satisfactory base on which compaction of the soil can be achieved in accordance with AASHTO

T 99 Method A (or as otherwise defined by the DOT) shall be provided. A statement of

accessibility of the testing facility shall be included that allows xxDOT personnel to witness

Quality Control activities and to review Quality Control tests.

A list of the testing equipment proposed for Quality Control testing and the test methods

and frequency of calibration or verification of the equipment shall be included. The Contractor

shall maintain a record of all equipment calibration or verification results at the testing facility.

The minimum frequency and procedures shall be as follows:

Equipment Requirement Minimum Frequency Procedure*

Balances Verification 12 months xxx

Sieves Check Physical Condition 12 months xxx

Etc.* * *

*to be filled in by the DOT

Materials Sampling and Testing. The procedures for sampling and testing of the soil

embankment and the frequency of tests shall be identified and include as a minimum the

following: (details to be modified/expanded as applicable by the DOT)

1. Moisture. The procedure for measuring the moisture content of the soil during

production compaction. The minimum frequency of tests per lift of material shall

be one test for each construction area.

6


2. Strength. The procedure for measuring the in-place strength of the soil. The

minimum frequency of tests shall be a minimum of one test for each

construction area.

3. Maximum Dry Density and Optimum Moisture Content. The procedure for

measuring the maximum dry density and optimum moisture content of the soil for

the test sections and when there is a change in the soil type.

4. IC Roller Data. The procedure for obtaining the IC roller data. The frequency of

obtaining the data shall be a minimum of two times each day of soil compaction.

The data is date/time stamped which permits for external evaluation at a later

time.

GPS Check Testing. Prior to the start of production, the Contractor, GPS representative

and IC roller manufacturer shall conduct the following to check the proper setup of the GPS, IC

roller(s) and the rover(s) using the same datum:

1. On a location nearby or within the project limits, the GPS base station shall

be established and the IC roller and the GPS rover tied into the base station.

2. Verification that the roller and rover are working properly and that there is

a connection with the base station.

3. The coordinates of the roller from the on-board, color-coded display shall be

recorded.

4. The receiver from the rover shall be removed and placed on top of the

roller receiver and the coordinates shown on the rover display recorded.

5. The roller and rover coordinates shall be compared. If the coordinates calculate

as being within 1.6 in. (40 mm), the comparison is acceptable. If the coordinates

are not within 1.6 in. (40 mm), corrections shall be made as needed and the above

steps repeated until verification is acceptable. Work shall not begin until proper

verification has been obtained.

6. The project plan file provided by xxDOT shall be uploaded into the IC Data

analysis software and depending on the roller manufacture, the on-board IC

computer.

7. GPS check testing shall be conducted daily during production operations.

Test Sections. Test section evaluations are intended to determine the number of passes it

takes to achieve compaction at the optimum moisture content for the materials. Test sections

shall be approximately 225 ft (75 m) long and 24 ft (8 m) wide. The IC roller shall be utilized on

the test sections to establish the target IC-MV as correlated to the xxDOT standard testing

7

Generic - IC Specifications for Soils June 2011 DOT to modify as applicable to meet State Specifications devices. GPS measurements for all testing devices will be obtained with the rover for correlation

to the IC-MV. (test section details to be modified/expanded as applicable by the DOT)

The evaluations shall be conducted for the various material types, on every lift where

there is a change of materials. The rollers shall use the same settings (speed, frequency)

throughout the section while minimizing overlapping of the roller. After each roller pass, a

nondestructive density device shall be used to estimate the density or stiffness of the material at

10 locations uniformly spaced throughout the test section within the width of a single roller

pass. The readings and the number of roller passes will be recorded. The estimated target density

will be the peak of the average of the nondestructive readings. Linear regression relationships

between the in-place density data and the number of passes will be used to determine if process

meets the xxDOT in-place compaction requirements.

The target IC-MV is the point when the increase in the IC-MV of the material between

passes is less than 5 percent on the compaction curve. The IC compaction curve is defined as the

relationship between the IC-MV and the roller passes. A compaction curve example is as

follows:

Target ICMV

ICMV<5%

Optimal pass

Once the target IC-MV is determined, compact an adjoining section using same roller

settings and the estimated roller passes to verify the compaction with the same nondestructive

devices after the final roller pass. Straight line best fit linear regression relationships between the

density testing and IC-MV data will be used to establish the production target IC-MV that meets

the xxDOT in-place compaction requirements. A linear regression curve example is as follows.

Target ICMV

ICM

V

Target % Gmm

% Gmm

8


Mapping . Pre-construction mapping/proofing of the initial layer of the fill is

recommended to identify weak areas that may need to be addressed in advance of the production

fill operations. Subsequent mapping may be conducted at anytime to recognize the changes in

the fill that affects the target IC-MV or the density verification testing. At a minimum,

production mapping is recommended at the final surface of the fill and the elevation levels at 1.0

ft., 2.0 ft, 4.0 ft, and 8.0 ft below the final surface as applicable. The stiffness of the underlying

materials should increase with subsequent lifts of soils. The Contractors procedures for mapping

shall be included.

Soil Management. The procedures for management of the borrow pit and soil cut

sections to assure uniform soil material shall be included. The procedures for the necessary

adjustments in compaction because of a change in soil type shall be stated.

Response to Test Results. The response to quality control tests for the test sections and

during production compaction shall include as a minimum the following:

1. Moisture. The procedure for corrective action when the QC moisture tests are not

within -3 and +2 percentage points of the optimum moisture content.

2. Strength. The procedure for corrective action when tests do not meet the xxDOT

requirements for each soil type.


corrective action when the maximum dry density and optimum moisture

content test results indicate that there is a change in the soil type.

4. IC Coverage Area and Uniformity Criteria. The procedures for re-working the

construction area when IC criteria for coverage area or the minimum IC-MV are

not met.

Documentation. The documentation shall include the following:

1. Quality Control Tests. The results from the moisture, strength, and maximum dry

density and optimum moisture content tests. All quality control test results shall

be signed by the QCT and submitted to the Engineer within 24 h of testing.

2. Equipment. Documentation of the manufacture, model, and type of rollers used each

day of soil compaction and the IC roller used for mapping the compaction of the soil.

The positioning of the IC roller(s) in the paving operations shall be noted.

3. IC-MV Analysis. The Contractors will analyze the IC-MV data for conformance

to the requirements for coverage area and uniformity and will submit the results to

the Engineer at the completion of the individual IC Construction Area operations.

9


IC data will be saved as Time History Data and Post- Processed Data. Post-

Processed Data will be imported using the all-passes and proofing-data formats.

All passes data includes the data from all of the passes and proofing data is the

data from just the last pass within a given area.

IC CONSTRUCTION

Technical Assistance. The Contractor shall coordinate for on-site technical assistance

from the IC roller representative during the initial seven (7) days of production and then as

needed during the remaining operations. As a minimum, the roller representative shall be

present during the initial setup and verification testing of the IC roller(s). The roller

representative shall also assist the Contractor with data management using the data analysis

software including IC data input and processing.

Construction Areas. IC Construction areas are defined as subsections of the project being worked continuously by the Contractor. The magnitude of the evaluation areas may vary

with production but they need to be at least 25,000 ft2 for evaluation. Partial construction areas

of 5000 ft 2 or less will be included in the previous area evaluation. Partial construction areas of

greater than 5000 ft2 will constitute a full area to close out the mixture. Construction areas may

extend over multiple days depending on the operations.

IC Construction Operations Criteria. A minimum coverage of 90% of the individual

construction area shall meet the optimal number of roller passes and 70% of the target IC-MV

determined from the test sections. Construction areas not meeting the IC criteria shall be

reworked and re-evaluated prior to continuing with the operations in that area. The IC

Construction Operations Criteria does not affect the standard xxDOT acceptance processes for

the materials or construction operations. METHOD OF MEASUREMENT

This item will not be measured as it will be paid as a lump sum for providing for the

Intelligent Compaction for Soils on the project. BASIS OF PAYMENT

The incorporating of the Intelligent Compaction process will be paid at the contract

lump sum price for Intelligent Compaction for Soils.

Payment will be made under:

Pay Item Unit

Intelligent Compaction for Soils........................................................ LS

10


This item includes all costs related to providing the IC roller including the fuel, roller

operator, GPS system, or any other equipment required for the IC process. All quality control

procedures including IC rollers and GPS systems representatives support and testing facility shall

be included in the contract lump sum price.

11

Generic - IC Specifications for Aggregate Bases June 2011 DOT to modify as applicable to meet State Specifications

Intelligent Compaction Technology for Aggregate Base Applications

DESCRIPTION

This work shall consist of the construction of the aggregate base materials utilizing

Intelligent Compaction (IC) rollers within the limits of the work as described in the plans. IC is

defined as a process that uses vibratory rollers equipped with a measurement/documentation

system that automatically records various critical compaction parameters correlated to agency

standard testing protocols in real time during the compaction process. IC uses roller vibration

measurements to assess the mechanistic properties and to ensure optimum compaction is

achieved through continuous monitoring of the operations. Additional information on the IC

technology may be found on the website www.intelligentcompaction.com and from the

Transportation Research Board - NCHRP Report 676 on Intelligent Soil Compaction Systems.

The Contractor shall supply sufficient numbers of rollers and other associated equipment

necessary to complete the spreading and compaction requirements for the aggregate materials.

The Contractor will determine the number of IC rollers to use depending on the scope of the

project. The IC roller(s) may be utilized during production with other standard compaction

equipment and shall be used for the evaluation of the compaction operations. EQUIPMENT

The IC rollers shall meet the following specific requirements:

5. IC rollers shall be self propelled single-drum vibratory rollers equipped with

accelerometers mounted in or about the drum to measure the interactions between the

rollers and compacted materials in order to evaluate the applied compaction effort.

Rollers shall have smooth drums.

6. The output from the roller is designated as the Intelligent Compaction Measurement

Value (IC-MV) which represents the stiffness of the materials based on the vibration of

the roller drums and the resulting response from the underlying materials.

7. The IC rollers shall include an integrated on-board documentation system that is capable

of displaying real-time color-coded maps of IC measurement values including the

stiffness response values, location of the roller, number of roller passes, machine settings,

together with the speed, frequency and amplitude of roller drums. The display unit shall

be capable of transferring the data by means of a USB port.

8. Roller mounted GPS radio and receiver units shall be mounted on each IC roller. RTK-

GPS radio and receivers are required to monitor the location and track the number of

passes of the rollers.

1


Real Time Kinematic Global Positioning System (RTK-GPS)

The Universal Transverse Mercator (UTM) Coordinates system divides the surface of

Earth between 80°S and 84°N latitude into 60 zones, each 6° of longitude in width and centered

over a meridian of longitude. Zone 1 is bounded by longitude 180° to 174° W and is centered

on the 177th West meridian. Zones outside of the Continental United States can be acquired on

the web at www.dmap.co.uk/utmworld.htm. The UTM for this project is Zone (xx) N. (DOT to

fill in the zone number)

Base Station - Ground mounted or virtual GPS base units that record values in northing,

easting, and the elevation data in meters using the UTM coordinate system along with the

longitude/latitude of the measurement values shall be provided. The GPS base station shall

broadcast updated correction data to the GPS receivers on the IC rollers and the hand-held

rovers during operations with a survey tolerance of not greater than 1.6 in. (40 mm) in both the

horizontal (x and y) directions.

Rover - A portable hand-held GPS radio/receiver for in-situ point measurements shall be

provided.

Data Analysis Software - Standardized data analysis software (Veda Alfa Vr.8.0 or

later) is available on the website www.intelligentcompaction.com or will be provided by

xxDOT. The software program will utilize the IC-MV data from the IC roller for analysis of

coverage, uniformity, and stiffness values during construction operations. As a minimum, the

following Essential IC Data Information and IC Data Elements shall be available in either

ASCII or text format for post processing.

Essential IC Data Information:

Item Description

No.

1 Section Title

2

Generic - IC Specifications for Aggregate Bases June 2011

DOT to modify as applicable to meet State Specifications

2 Machine Manufacture

3 Machine Type

4 Machine Model

5 Drum Width (m)

6 Drum Diameter (m)

7 Machine Weight (metric ton)

8 Name index of intelligent compaction measurement values (IC-

MV)

9 Unit index for IC-MV

10 Reporting resolution for independent IC-MVs – 90 degrees

to the roller moving direction (mm) 11 Reporting resolution for independent IC-MVs – in the

roller moving direction (mm)

12 UTM Zone 13 Offset to UTC (hrs) 14 Number of IC data points

Essential IC Data Elements:

Item Date Field Name Example of Data

No.

1 Date Stamp (YYYYMMDD) e.g. 20080701

2 Time Stamp (HHMMSS.S -military e.g. 090504.0 (9 hr 5

format) min. 4.0 s.)

3 Longitude (decimal degrees) e.g. 94.85920403

4 Latitude (decimal degrees) e.g. 45.22777335

5 Easting (m) e.g. 354048.3

6 Northing (m) e.g. 5009934.9

7 Height (m) e.g. 339.9450

8 Roller pass number e.g. 2

9 Direction index e.g., 1 forward, 2 reverse

10 Roller speed (kph) e.g. 4.0

11 Vibration on e.g., 1 for yes, 2 for no

12 Frequency (vpm) e.g. 3500.0

13 Amplitude (mm) e.g. 0.6

14 Surface temperature (oC) - HMA e.g. 120

15 Intelligent compaction measurement e.g. 20.0

values

QUALITY CONTROL PLAN

The Contractor shall prepare and submit a written Quality Control Plan (QCP) for the

project. As a minimum, the QCP shall contain the following information:

3


General Requirements.

7. QCP shall be contract specific, stating how the contractor proposes to control the

materials, equipment, and construction operations including subcontractors and

suppliers as well as production facilities and transportation modes to the project

for the embankment operations.

8. The QCP shall include an organizational chart showing all quality control

personnel and how these personnel integrate with other management/production

and construction functions and personnel.

9. The QCP shall be signed and dated by the Contractor’s representative at the time

the QCP is submitted to the Engineer. The QCP shall be submitted no later than

15 days prior to commencing the embankment operations.

10. The xxDOT will review, sign, and date the QCP if the contents of the QCP are in

compliance with the requirements as stated herein.

11. The QCP shall be maintained to reflect the current status of the operations,

and revisions shall be provided in writing prior to initiating the change. The

QCP revision shall not be implemented until the revision has been accepted.

12. The QCP shall contain the name, telephone number, duties, and employer of

all quality control personnel necessary to implement the QCP. The minimum

qualifications of quality control personnel shall be as follows:

a. QCP Field Manager or Plan Administrator. The person responsible for the

execution of the QCP and liaison with the Engineer. Additionally the QCP

Field Manager requirements include:

1. Full-time employee of the Contractor or an independent consultant not

involved with the Quality Assurance (acceptance) activities on the

project.

2. Minimum (x) years experience (as determined by the DOT) in quality

control activities in construction operations



b. Quality Control Technician (QCT). The person(s) responsible for

conducting quality control and inspection activities to implement the

QCP. There may be more than one QCT on a project.

4


4. Full-time employee of the Contractor or an independent consultant

with a minimum (x) years experience (as determined by the DOT) in

quality control activities in construction operations.

5. Completed the xxDOT requirements for the applicable testing.



d. IC Roller Operator. The person responsible for operating the IC roller and

attached IC equipment. Sufficient training for the roller operator shall be

supplied by a representative of the manufacturer of the equipment.

10. IC Equipment. The Roller supplier, make, roller model, number of IC rollers to

be provided, and the GPS system supplier to be utilized.

11. Material placement and compaction operations shall not begin before the QCP has

been accepted.

12. The Engineer may require the replacement of ineffective or unqualified

equipment or Quality Control personnel. Construction operations may be

required to stop until Quality Control corrective actions are taken.

References. (to be modified/expanded as applicable by the DOT)

1. AASHTO Standards.

AASHTO T 99 Moisture-Density Relations of Soils Using a 2.5-kg

(5.5-lb) Rammer and a 305-mm (12-in.) Drop

AASHTO T 272 Family of Curves – One-Point Method

2. ASTM Standards.

3. xxDOT Standards.

Quality Control Technician. The QCT shall be responsible for the following minimum

functions:

7. GPS check testing for the IC roller(s) and rover(s).

8. Test section construction and establishing target values for the maximum dry

density, optimum moisture content, production moisture content, strength of the

5


materials using the light weight deflectometer (LWD), nuclear gauge, and the IC-

roller(s).

3. Monitoring of the construction operations and the IC roller(s) during production

and final proofing operations.

4. Quality control testing for the maximum dry density and moisture content.

5. Downloading and analysis of the IC-data from the roller(s).

6. Daily set-up, take down and secure storage of GPS and IC roller components

Testing Facility. The location of the testing facility and a list of test equipment shall be

included. The testing facility shall be sufficient size to conduct the Quality Control tests, and a

satisfactory base on which compaction of the aggregates can be achieved in accordance with

AASHTO T 99 Method A (or as otherwise defined by the DOT) shall be provided. A statement

of accessibility of the testing facility shall be included that allows xxDOT personnel to witness

Quality Control activities and to review Quality Control tests.

A list of the testing equipment proposed for Quality Control testing and the test methods

and frequency of calibration or verification of the equipment shall be included. The Contractor

shall maintain a record of all equipment calibration or verification results at the testing facility.

The minimum frequency and procedures shall be as follows:

Equipment Requirement Minimum Frequency Procedure*

Balances Verification 12 months xxx

Sieves Check Physical Condition 12 months xxx

Etc.* * *

*to be filled in by the DOT

Materials Sampling and Testing. The procedures for sampling and testing of the

aggregates and the frequency of tests shall be identified and include as a minimum the following: (details to be modified/expanded as applicable by the DOT)

1. Moisture. The procedure for measuring the moisture content of the aggregates

during production compaction. The minimum frequency of tests per lift of

material shall be one test for each construction area.

2. Strength. The procedure for measuring the in-place strength of the aggregates.

The minimum frequency of tests shall be a minimum of one test for each

construction area.


measuring the maximum dry density and optimum moisture content of the

aggregates in the test sections.

6


4. IC Roller Data. The procedure for obtaining the IC roller data. The frequency of

obtaining the data shall be a minimum of two times each day of aggregate base

production. The data is date/time stamped which permits for external evaluation at

a later time.

GPS Check Testing. Prior to the start of production, the Contractor, GPS representative

and IC roller manufacturer shall conduct the following to check the proper setup of the GPS, IC

roller(s) and the rover(s) using the same datum:

5. On a location nearby or within the project limits, the GPS base station shall

be established and the IC roller and the GPS rover tied into the base station.

6. Verification that the roller and rover are working properly and that there is

a connection with the base station.

7. The coordinates of the roller from the on-board, color-coded display shall be

recorded.

8. The receiver from the rover shall be removed and placed on top of the

roller receiver and the coordinates shown on the rover display recorded.

9. The roller and rover coordinates shall be compared. If the coordinates calculate

as being within 1.6 in. (40 mm), the comparison is acceptable. If the coordinates

are not within 1.6 in. (40 mm), corrections shall be made as needed and the above

steps repeated until verification is acceptable. Work shall not begin until proper

verification has been obtained.

10. The project plan file provided by xxDOT shall be uploaded into the IC Data

analysis software and depending on the roller manufacture, the on-board IC

computer.

11. GPS check testing shall be conducted daily during production operations.

Test Sections. Test section evaluations are intended to determine the number of passes it

takes to achieve compaction at the optimum moisture content for the materials. Test sections

shall be approximately 225 ft (75 m) long and 24 ft (8 m) wide. The IC roller shall be utilized on

the test sections to establish the target IC-MV as correlated to the xxDOT standard testing

devices. GPS measurements for all testing devices will be obtained with the rover for correlation

to the IC-MV. (test section details to be modified/expanded as applicable by the DOT)

The rollers shall use the same settings (speed, frequency) throughout the section while

minimizing overlapping of the roller. After each roller pass, a nondestructive density device

shall be used to estimate the density or stiffness of the material at 10 locations uniformly spaced

throughout the test section within the width of a single roller pass. The readings and the number

of roller passes will be recorded. The estimated target density will be the peak of the average of

the nondestructive readings. Linear regression relationships between the in-place density data

7

Generic - IC Specifications for Aggregate Bases June 2011 DOT to modify as applicable to meet State Specifications and the number of passes will be used to determine if process meets the xxDOT in-place

compaction requirements.

The target IC-MV is the point when the increase in the IC-MV of the material between

passes is less than 5 percent on the compaction curve. The IC compaction curve is defined as the

relationship between the IC-MV and the roller passes. A compaction curve example is as

follows:

Target ICMV

ICMV<5%

Optimal pass

Once the target IC-MV is determined, compact an adjoining section using same roller

settings and the estimated roller passes to verify the compaction with the same nondestructive

devices after the final roller pass. Straight line best fit linear regression relationships between the

density testing and IC-MV data will be used to establish the production target IC-MV that meets

the xxDOT in-place compaction requirements. A linear regression curve example is as follows.

Target ICMV

ICM

V

Target % Gmm

% Gmm

Mapping. Mapping/proofing of the final layer of the subgrade is recommended to identify

weak areas that may need to be addressed in advance of the aggregate placement and compaction

operations. The stiffness of the underlying materials should increase with subsequent lifts of

aggregate materials. The Contractors procedures for mapping shall be included.

Response to Test Results. The response to quality control tests for the test sections and

during production compaction shall include as a minimum the following:

8


4. Moisture. The procedure for corrective action when the QC moisture tests are not

within -3 and +2 percentage points of the optimum moisture content.

5. Strength. The procedure for corrective action when tests do not meet the xxDOT

requirements for aggregate bases.


corrective action when the maximum dry density and optimum moisture

content test results indicate that there is a change in the aggregate source.

7. IC Coverage Area and Uniformity Criteria. The procedures for re-working the

construction area when IC criteria for coverage area or the minimum IC-MV are

not met.

Documentation. The documentation shall include the following:

1. Quality Control Tests. The results from the moisture, strength, and maximum dry

density and optimum moisture content tests. All quality control test results shall

be signed by the QCT and submitted to the Engineer within 24 h of testing.

2. Equipment. Documentation of the manufacture, model, and type of rollers used

each day of aggregate compaction and the IC roller used for mapping the

compaction of the aggregate. The positioning of the IC roller(s) in the

operations shall be noted.

3. IC-MV Analysis. The Contractors will analyze the IC-MV data for conformance

to the requirements for coverage area and uniformity and will submit the results to

the Engineer at the completion of the individual IC Construction Area operations.

IC data will be saved as Time History Data and Post-Processed Data. Post-

Processed Data will be imported using the all-passes and proofing-data formats.

All passes data includes the data from all of the passes and proofing data is the

data from just the last pass within a given area.

IC CONSTRUCTION

Technical Assistance. The Contractor shall coordinate for on-site technical assistance

from the IC roller representative during the initial seven (7) days of production and then as

needed during the remaining operations. As a minimum, the roller representative shall be

present during the initial setup and verification testing of the IC roller(s). The roller

representative shall also assist the Contractor with data management using the data analysis

software including IC data input and processing.

Construction Areas. IC Construction areas are defined as subsections of the project

being worked continuously by the Contractor. The magnitude of the evaluation areas may vary

9


with production but they need to be at least 25,000 ft2 for evaluation. Partial construction areas

of 5000 ft 2 or less will be included in the previous area evaluation. Partial construction areas of

greater than 5000 ft2 will constitute a full area to close out the material. Construction areas may

extend over multiple days depending on the operations.

IC Construction Operations Criteria. A minimum coverage of 90% of the individual

construction area shall meet the optimal number of roller passes and 70% of the target IC-MV

determined from the test sections. Construction areas not meeting the IC criteria shall be

reworked and re-evaluated prior to continuing with the operations in that area. The IC

Construction Operations Criteria does not affect the standard xxDOT acceptance processes for

the materials or construction operations. METHOD OF MEASUREMENT

This item will not be measured as it will be paid as a lump sum for providing for the

Intelligent Compaction for Aggregates on the project. BASIS OF PAYMENT

The incorporating of the Intelligent Compaction process will be paid at the contract

lump sum price for Intelligent Compaction for Aggregates.

Payment will be made under:

Pay Item Unit

Intelligent Compaction for Aggregates.............................................. LS

This item includes all costs related to providing the IC roller including the fuel, roller

operator, GPS system, or any other equipment required for the IC process. All quality control

procedures including IC rollers and GPS systems representatives support and testing facility shall

be included in the contract lump sum price.

10

ANEXO 2

FORMATO DE ENCUESTA

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES



MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL

Sondeo de percepción: Compactación -Operarios

1. Cuanto tiempo lleva como operario de maquinaria de compactación? ____________

2. Emplea usted la misma técnica de compactación sin importar el tipo de material sobre el que está

trabajando (subbases, bases y carpetas asfálticas)?

Sí No

Explique:

3. Emplea usted la misma técnica de compactación sin importar la clase de equipo de compactación

con el que esté trabajando?

Sí No

Explique:

4. Conoce sobre la tecnología de compactación inteligente para subbases, bases y carpetas asfálticas?

Sí No

5. Le gustaría contar con la tecnología de CI en Colombia?

Sí No

6. Estaría dispuesto a recibir capacitación que le permita poder trabajar con esta tecnología?

Sí No

7. Considera necesaria, la implementación de esta tecnología en nuestro país?

Sí No

8. Cree usted que la implementación de esta tecnología le proporcionaría beneficios económicos?

Sí No

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES



MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL

Sondeo de percepción: Compactación –Residentes/Directores

1. Años de experiencia en proyectos que requirieron compactación? ____________

2. Para la compactación, siempre ha empleado la misma técnica sin importar el tipo de material

sobre el que está trabajando (subbases, bases y carpetas asfálticas)?

Sí No

Explique:

3. Para la compactación, siempre ha empleado la misma técnica sin importar la clase de equipo de

compactación con el que esté trabajando?

Sí No

Explique:

4. Conoce sobre la tecnología de compactación inteligente para subbases, bases y carpetas asfálticas?

Sí No

5. Le gustaría contar con la tecnología de CI en Colombia?

Sí No

6. Estaría dispuesto a recibir capacitación que le permita poder trabajar con esta tecnología?

Sí No

7. Considera necesaria, la implementación de esta tecnología en nuestro país?

Sí No

Explique:

8. Cree usted que la implementación de esta tecnología le proporcionaría beneficios económicos?

Sí No

ANEXO 3

FOLLETOS INFORMATIVOS

Intelligent Compaction Workshop Hosted by ISAP 2012

Supported by US FHWA

May 23, 2012, Nanjing, China Background Intelligent compaction (IC), also known as Continuous Compaction Control (CCC), is an evolving

technology to maximize the compaction effort using vibratory rollers that equipped with roller-integrated

measurements, global positioning system, onboard report system, and, optionally, auto-feedbacks. The

IC technologies are proven and demonstrate immediate benefits to agencies and contractors alike. For

heavy duty asphalt pavements, IC can be used to provide adequate compaction in order to optimize

asphalt densities for supporting heavy loading. This workshop will guide the attendees along the shortest

path to IC implementation by overcoming gaps and barriers through streamlined strategies. Purposes

Familiar attendees with fundamentals of intelligent compaction Demonstrate real world applications of IC Demonstrate latest IC machines and systems

Demonstrate the shortest route to successful IC implementation.

Presenters Mr. Lee Gallivan, US Federal Highway Administration (FHWA)

Dr. George Chang, P.E., Transtec Group, USA Representatives from Ammann, Bomag, Caterpillar, Dynapac, Wirtgen/HAMM, Sakai,

Trimble, and TopCon Agenda

Sessions Topics Presenter Length (min.)

1 Introduction and Overview Lee/Chang 10

2 Fundamentals of Intelligent Compaction Chang 40

3 IC Data Management Chang 30

break 10

4 IC Systems from Vendors (I) Vendors 90

Lunch break 60

5 IC Systems from Vendors (II) Vendors 80

break 10

6 Open Panel Discussion on Vendors’ IC System Vendors 60

7 Standardization of IC Lee 30

8 IC Machine Demonstration Vendors 60

Total 480

Contact Info Workshop content: Dr. George Chang., PE, Transtec Group, 6111 Balcones Drive, Austin TX 78731,

USA, (512) 451-6233, [email protected], www.IntelligentCompaction.com Sponsorship/Exhibition: Dr.Chunying Wu, Principal Engineer, Jiangsu Transportation Research

Institute Co., Ltd, (China) (86-25)86575445, [email protected] and [email protected]

www.ISAP2012.net

FHWA Intelligent Compaction

National Workshop

Dec 13, 2011 Atlanta, GA

Sheraton Gateway Hotel

Atlanta Airport

1900 S ULLIVAN R OAD A TLANTA , G EORGIA 30337

770 - 997 - 1100 Who Should Attend DOT Construction Engineers,

QC/QA Personnel, Spec Writers

Paving Managers,

Superintendent, QC Personnel

Earthworks Managers, Intelligent Compaction (IC) is an equipment-based technology for better

quality

Superintendent, QC Personnel

IC Roller Vendors

GPS Vendors

Sponsored by

Supported by

control that results in longer pavement lives. IC machines are vibratory rollers

with accelerometers mounted on the axel of drums, global positioning system,

infra-red temperature sensors (for asphalt), and on-board computers that can

display color-coded maps in real-time to track roller passes, asphalt surface

temperatures, and stiffness of compacted materials. The FHWA has been leading a national effort to advance the IC technology through

numerous projects since 2008 to improve compaction quality of materials that

include granular soils, cohesive soils, stabilized base, and Hot Mix Asphalt (HMA)

pavements. To further accelerate the implementation of IC, FHWA is con-ducting IC

national workshops for technology transfer and training. The purposes of this workshop are to: Familiarize attendees with fundamentals of intelligent

compaction;

Demonstrate the route to successful IC implementation; and Develop attendees into technology champions of IC for their

organizations or companies.

More information is available at:

www.IntelligentCompaction.com

Agenda

Time Sessions Length (min.)

08:30 am 1 - Introduction and Overview (Lee) 20 08:50 am 2 - Fundamentals of Intelligent Compaction (George) 40

09:30 am 3 - GPS for IC (George) 30

10:00 am break 20 10:20 am 4A - IC for HMA 4B - IC for Soils/Subbase 40

(Bob) (Rebecca)

11:00 am 5A - Panel Discussion on IC for Asphalt 5B - Panel Discussion on IC for 60 (Larry) Soils/Subbase (George)

12:00 pm Lunch break 60 01:00 pm 6A - IC-based QC and QA Specifica- 6B - IC-based QC and QA Specifi- 30

tions (Lee) cations (George)

01:30 pm 7A – Panel Discussion on QC/QA HMA 7B – Panel Discussion on QC/QA 30 IC (Bob) for Soils/Subbase IC (Rebecca)

02:30 pm break 15 02:45 pm 8 - Demonstration of Veda - IC Data Management Program (Jennifer) 45 03:30 pm 9 - Panel Discussion (DOT’s) on IC Implementation and Barriers-to-Overcome 45

plus Q&As (Larry)

04:15 pm 10 - Conclusion and Workshop Evaluations (Lee) 15 04:30 pm Adjourn

Presenters

The workshop presenters include the former research team members of the FHWA-Transportation Pooled Fund IC Study:

Victor (Lee) Gallivan, P.E., FHWA HIPT, COTR of the FHWA/TPF IC Project

Dr. George Chang, P.E., Transtec Group, PI of the FHWA/TPF IC research team

Bob Horan, P.E., Asphalt Institute, Facilitator of the FHWA/TPF IC research team

Larry Michael, LLM Asphalt Consultant, Co-PI of the FHWA/TPF IC research team

Rebecca Embacher, Minnesota Department of Transportation, IC DOT representative

Jennifer Rutledge, Transtec Group, member of the FHWA/TPF IC research team

Registration

Registration for this workshop is free. However, only 75 seats are available at a first-come-first-serve basis.

Online registration is available from this link (TBA) by November 30, 2011.

For further questions, please contact:

Jennifer Rutledge The Transtec Group, Inc. 6111 Balcones Drive, Austin, TX 78731 USA Phone: (512) 451-6233 ext. 236 Fax: (512) 451-6234 [email protected]

compactaciÓn inteligente de suelos, bases y rita …

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