diseÑo de mezclas de ccr conceptos compactacion suelos

5/28/2018 DISE O DE MEZCLAS DE CCR CONCEPTOS COMPACTACION SUELOS

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Ing. Miriam R. Escalaya A.

Dr. Jorge E. Alva Hurtado

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA CIVIL

SECCION DE POST GRADO EN INGENIERIA GEOTECNICA

DISEO DE MEZCLAS DE CCR UTILIZANDOCONCEPTOS DE COMPACTACION DE SUELOS

Iquitos, 07 al 11 de Octubre 2003

XIV CONGRESO NACIONALDE INGENIERIA CIVILXIVXIV CONGRESO NACIONALCONGRESO NACIONAL

DE INGENIERIA CIVILDE INGENIERIA CIVIL

Colegio de Ingenieros del PerConsejo Departamental de Loreto

Captulo de Ingenieros Civiles


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INDICEINDICE

INTRODUCCION

CONCEPTO

FILOSOFIAS DE DISEO

MATERIALES PARA MEZCLAS CCR

DISEO DE MEZCLAS MEDIANTE COMPACTACION DESUELOS

CONCLUSIONES


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INTRODUCCIONINTRODUCCION

El CCR es el desarrollo ms importante en el diseo y

construccin de presas en los ltimos aos, debido a su bajo

costo y rapidez de construccin.

El desarrollo del CCR proviene de especialistas en tecnologa del

concreto y en ingeniera geotcnica para la construccin de

presas. Este mtodo tambin se aplica en la construccin de

pavimentos.

En el Per se utiliz por primera vez el CCR en las estructuras decierre del reservorio de Antacoto en 1998, Proyecto Marca III. Se

ha terminado recientemente la presa Rio Rejo con el sistema

hardfill en Yanacocha.


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El presente trabajo es un avance de la investigacin experimental

que se viene realizando en la UNI sobre el CCR aplicando

conceptos de compactacin de suelos para el diseo de mezclas

y evaluacin de propiedades del material en estado fresco y

endurecido.


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Diario de Lima : El ComercioDiario de Lima : El ComercioFecha : 4.Abril.2000Fecha : 4.Abril.2000


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PLANO DE UBICACION


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PRESA INTERMEDIAPRESA INTERMEDIA LagunaLaguna AntacotoAntacoto


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PRESA PRINCIPALPRESA PRINCIPAL Vista Panormica FrontalVista Panormica Frontal


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PRESA VERTEDORAPRESA VERTEDORA Vista Panormica FrontalVista Panormica Frontal


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CONCEPTOCONCEPTO

El CCR es un concreto de consistencia seca, slump nulo, que se

coloca de manera continua y se compacta con rodillo vibratorio

en el campo.

La diferencia con el concreto convencional est en su

consistencia. El CCR debe ser lo suficientemente seco para

prevenir el hundimiento del rodillo vibratorio y lo suficientemente

hmedo para permitir una adecuada distribucin del mortero

durante el mezclado y compactacin.

Sus antecedentes estn en el suelo-cemento y las bases tratadas

con cemento. La presa de CCR ms alta del mundo es la de

Panchesshwar (310 m), en la frontera de Nepal e India.


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FILOSOFIAS DE DISEOFILOSOFIAS DE DISEO

Existen dos aproximaciones en el diseo de mezclas de CCR, lade suelos y la de concreto. Su diferencia est en el tratamiento

del agregado en la dosificacin de mezclas, ya sea como

concreto convencional o como terrapln estabilizado.

La mezcla de CCR diseada con la filosofa de concreto tiene una

consistencia ms fluda que aquella diseada con la filosofa de

suelos, ya que existe ms pasta.


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Considera al CCR como suelo procesado o agregado enriquecido

con cemento, con diseo en base a la relacin humedad-

densidad. Para un agregado y un contenido de cemento dados,

se determina el ptimo contenido de humedad para una

compactacin de laboratorio semejante a la compactacin de

campo. La pasta generalmente no rellena todos los vacos en los

agregados.

Se ilustra las curvas de laboratorio humedad-densidad para un

agregado de roca caliza de Texas utilizando tres energasdistintas de compactacin.

Filosofa de Suelos


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CONTENIDO DE HUMEDAD, % PESO SECO DE SOLIDOS

DENSIDAD

SECA

,lb/ft3

ESFUERZO DE COMPACTACION

32.5 ft-lb/in3

(PROCTOR MODIFICADO - ASTM D 1557)


= 20 ft-lb/in3


= 13.3 ft-lb/in3

(Texas Highway Dept- Tex - 113E)

MATERIAL: PIEDRA CALIZA CHANCADA, MSA 1.5"CONTENIDO DE CEMENTO : 5.5%CONTENIDO DE CENIZA FINA : 2.2 %

POR PESO SECO DE SOLIDOS

0 5 10 15 20

120

135

125

130

145

140

CURVAS DE LABORATORIO PARA CCR HUMEDAD-DENSIDAD SUJETA A

VARIAS ENERGAS DE COMPACTACIN


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Se toma en cuenta el concepto de la relacin agua-cemento

establecida por Abrams en 1918. La resistencia del concreto es

inversamente proporcional a la relacin agua-cemento. Elcontenido de agua de la mezcla se determina con equipo Vebe

para alcanzar el tiempo deseado en el que la pasta aparezca en

la superficie de la mezcla.

Debe existir suficiente pasta en la mezcla que rellena los vacos

en el agregado para que sta se compacte completamente,

producindose un concreto de asentamiento nulo. Adems, no

debe contener exceso de pasta que sea llevada a la superficie

con pocas pasadas de rodillo.

Filosofa de Concreto


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Se ha establecido la siguiente clasificacin

Presas CCR con alto contenido de pasta (> 150 Kg/m3 de cemento)

Presas CCR con medio contenido de pasta (100-150 Kg/m3 decemento)

Presas CCR con bajo contenido de pasta (< 100 Kg/m3 de cemento)

Presas Hardfill (contenido muy bajo de cemento)


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APARATO VEBE (ASTMAPARATO VEBE (ASTM C1170)C1170)


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MATERIALES PARA MEZCLAS CCRMATERIALES PARA MEZCLAS CCR

Los tipos de cemento IP, II y IS presentan propiedades

beneficiosas para su aplicacin en CCR, ya que desarrollan bajocalor de hidratacin durante la fragua, tienen menor retraccin de

fragua que el tipo I, alargan la trabajabilidad del material y

mejoran la puesta en obra.

Cemento

Puzolana

Se utiliza como reemplazo parcial del cemento para reducir la

generacin del calor de hidratacin y reducir costos. Tambin

para aumentar los finos y mejorar la trabajabilidad para

volmenes mnimos de pasta. La puzolana acta a lo largo de losaos, por lo que puede contribuir a la resistencia al largo plazo.


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La calidad de los agregados depende de las propiedadesdeseadas del CCR, principalmente su resistencia. Para

resistencias altas de CCR se requiere un agregado de alta

calidad. Para CCR no expuesto a congelamiento-deshielo o noest sometido a esfuerzos altos, se pueden utilizar agregados de

baja calidad.

Agregados


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34.5

27.6

20.7

13.8

6.9

0 30 59 85 119 148 178

CEMENTO kg/m3

1ao

28 dias

14 dias

7 dias

90 dias

0 30 59 85 119 148 178

CEMENTO kg/m3

RESISTENCIA

A

LA

COMPRESION

MP

34.5

27.6

6.9

20.7

13.8

1ao

90 dias

28 dias

14 dias

7 dias

(a) CURVAS DE RESISTENCIA CCR QUE PUEDEN SER DESARROLLADAS CON VARIASPROPORCIONES DE CEMENTO PARA AGREGADOS DE BUENA CALIDAD. (b) CURVASDE RESISTENCIA CCR DESARROLLADAS CON AGREGADOS DE MENOR CALIDAD.(ACI207.5R-99-REF. 1)

(a) (b)


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La granulometra del agregado para el CCR con aproximacin a

concreto es similar a la requerida para concreto. El tamao

mximo es de 3, aunque se han usado tamaos mximos de 2 y6. El porcentaje de finos se ha limitado al 3% del total de peso

del agregado, si se usa alto porcentaje de puzolana.

La granulometra del agregado para el CCR con aproximacin a

suelos, se limita a un tamao mximo de 2 y la cantidad de finos

de 8 a 16%. Para proyectos de pequeo a mediano tamao se

propone la siguiente granolometra.

100

90 -100

35 - 6015 - 30

5 - 10

38 mm (1.5 )

25 mm (1.0 )

N

4N 40

N 200

PORCENTAJE QUE PASA POR PESO(2)

TAMAO DE TAMIZ(1)

Tabla N 1 Granulometra recomendada de agregados


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El agua debe estar libre de cantidades excesivas de lcalis,

cidos o material orgnico que puedan inhibir la ganancia de

resistencia. Generalmente se requiere de 89 a 119 Kg/m3 de

agua para agregados de tamao mximo mayor a 2.

Agua

Los ms utilizados son los reductores de agua y los retardadores

de fragua, pues mejoran la trabajabilidad y las condiciones decolocacin. Los incorporadores de aire no son usados debido a la

dificultad en generar las burbujas de aire y su distribucin

cuando la mezcla tiene asentamiento nulo.

Aditivos


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DISEO DE MEZCLAS MEDIANTEDISEO DE MEZCLAS MEDIANTE

COMPACTACION DE SUELOSCOMPACTACION DE SUELOSEs similar al diseo de mezclas de suelo-cemento y bases

estabilizadas con cemento. Se emplea una granulometra deagregados fija y la variacin en el contenido del material

cementante para un ptimo contenido humedad. Se preparan

especmenes de prueba para ensayos a la compresin simple yse comparan resultados.

El ptimo contenido de humedad se determina con ensayos decompactacin tipo Proctor Modificado, aunque pueden utilizarse

otras energas de compactacin. Se debe verificar la variacin de

la curva con el contenido de cemento.


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Se utiliza cilindros de 6 x 12. Existen dos mtodos para preparar

los especmenes:

Especmenes para Resistencia

- Usando el martillo del Proctor Modificado (ASTM D 1557)

- Usando un martillo vibrador Hilti o apisonador de polo neumtico

(ASTM C 1435)

El mejor mtodo es el de martillo vibrador o apisonador de polo

neumtico, el cual tiene un plato de 5.5 de dimetro. Para cada

una de las tres capas, la muestra es vibrada hasta que el mortero

de cemento es visto en el espacio anular entre el borde del molde

y la cabeza del apisonador. El tiempo es de 5-15 segundos. No

ser mayor a 20 segundos. Se rompen cilindros a 3, 7, 14, 28, 56,

90 y 365 das.


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APISONADORES UTILIZADOS EN LA ELABORACIN DE PROBETAS DE CCR (A) APISONADORVIBRADOR HILTI (B) APISONADOR DE POLO NEUMTICO

A B


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Para CCR expuesto a ciclos de congelamiento-deshielo o

humedecimiento-secado se recomienda ensayar especmenes a

durabilidad de acuerdo a las normas ASTM.

Especmenes para Durabilidad

Ensayo congelamiento-deshielo (ASTM D 560)

Ensayo humedecimiento-secado (ASTM D 559)

El ensayo congelamiento-deshielo es ms severo que el dehumedecimiento-secado


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CONTENIDO DE MATERIAL CEMENTANTE 10%

RESISTENCIA

RESISTENCIA DE DISEO

EDAD DE CURADO

8 %

6 %

4 %

90 DIAS

SELECCIN DEL DISEO DE MEZCLA BASADO EN LA RESISTENCIA

Se presentan resultados de resistencia con edad de curado paravarios contenidos de cemento. Se define la edad y la resistencia

requerida de diseo.

Solucin Final de Mezcla


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Los resultados de los ensayos de durabilidad se comparan con

los lmites permisibles por congelamiento-deshielo yhumedecimiento-secado. Para especmenes de 7 das de curado

despus de 12 ciclos.

Usualmente el criterio de resistencia controla

14

6

14

8

Portland Cement Association

U.S. Bureau of Reclamation

Humedecimiento/secadoCongelamiento/deshielo

Mximos lmites permisibles

(% de peso perdido)Agencia

Tabla N 2 Lmites de durabilidad permisibles


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CONCLUSIONESCONCLUSIONES

- El diseo de mezclas de CCR utilizando conceptos de

compactacin de suelos es simple y est basado en ensayos

convencionales de compactacin tipo Proctor. Se recomiendasu empleo en presas pequeas a medianas.

- Se recomienda la aplicacin de CCR en presas y pavimentospor su bajo costo y rapidez de construccin.

- El diseo propuesto deber verificarse mediante ensayos de

resistencia cortante, deformabilidad y durabilidad, tanto en el

laboratorio como en el campo


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PRESA RIO GRANDEPRESA RIO GRANDE

YANACOCHAYANACOCHA


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