métodos prácticos de diseño y construcción de rccp

MÉTODOS PRÁCTICOS Y CONSTRUCCIÓN DE

RCCP: EXPERIENCIAS EN PUERTO RICO

Benjamín Colucci Ríos, PhD, PE, PTOE, FITE, API, JD

Seminario de la Beca Dr. Ramón L. Carrasquillo

Nuevas Tecnologías para la Optimización de la Construcción

Jueves, 9 de octubre de 2014

Colegio de Ingenieros y Agrimensores de Puerto Rico

American Concrete Institute (ACI): Puerto Rico Chapter

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¡Buenas Tardes!

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Objetivos

• Familiarizar a los participantes con la tecnología de RCCP:• Trasfondo histórico

• Propiedades ingenieriles

• Especificación Provisional (SP 974)

• Beneficios

• Presentar los hallazgos del desempeño de los primeros experimentos de construcción de RCCP llevados a cabo en el carril de la AMA, área industrial y estacionamiento en Puerto Rico.

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Diseño de Mezclas de RCC:

Un Balance de Intereses

Consistencia Rígida

(Estabilidad durante

la compactación con

rolo vibratorio)

Suficiente Humedad

(Permitir el mezclado

adecuado y

distribución de la

pasta sin segregación)

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El Problema Eterno en Puerto Rico

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PARTE IDefinición,Trasfondo Histórico y Características de

RCCP

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Definición de RCCP

• Pavimento de Hormigón Compactado con Rolo (RCCP, por sus siglas en inglés) es una tecnología para pavimento nuevo y rehabilitación.• El nombre surge debido a la

utilización de un rolo vibratorio pesado para compactar pavimento de hormigón.

• Propiedades similares de resistencia y durabilidad, al pavimento de hormigón convencional, pero diferente dosificación de sus constituyentes.

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Trasfondo Histórico RCCP

• Canadá (1970)• Industria Maderera (Logging

Industry), carreteras de acceso y parques industriales

• Estados Unidos• Facilidades intermodales

• Zonas portuarias

• Carreteras de tráfico moderado y pesado (Texas, Carolina del Sur, Ohio e Indiana)

• Paseos carreteras Interestatales (Georgia)

• México• Carreteras intermunicipales

con magnitud de carga pesada

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Características de RCCP

• Mezcla de graduación densa (Well graded)

• Cero asentamiento (zeroslump), con una consistencia similar a una grava húmeda (Damp Gravel)

• % mayor de agregado fino (para mejorar el confinamiento y consolidación de la mezcla) que hormigón convencional

• RCC en su estado fresco es más rígido que el hormigón convencional típico de cero asentamiento

• Densidad máxima de 151.25 lb/pies3

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Espesor de la Capa de RCC (SP 974)

• Máximo 10” por capa (lift thickness)

• Espesor mayor de 10” se colocará en dos capas

• Ninguna capa será menor de cuatro veces el tamaño

máximo nominal de los agregados (NMAS)

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Consideraciones Críticas: Densidad (SP 974)In-Place Compaction (IPC)

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Equipo

• Pavimentadora con

una planchuela/regla

(screed) de alta

densidad

• Rolos/Aplanadoras

• Camión de tumba para

transportar la mezcla

(Dump Truck)

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Comparación con pavimento de hormigón

convencional• RCCP No requiere:

• Formaleta

• Pasadores lisos (dowels)

• Refuerzo estructural

• Corte de juntas:

• De ser requerido el espaciamiento de las juntas transversales es mayor

al de pavimento convencional. (25 a 30 pies)

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Beneficios de RCCP

• Tiene una resistencia y durabilidad similar al hormigón convencional

• Se abre la via mas rápido al flujo vehicular en comparación con pavimento asfáltico

• Es costo de colocación, compactación y operación de RCCP basado en análisis de ciclo de vida de pavimento en un periodo de 40 años es menor que el pavimento asfáltico convencional.

• Puede satisfacer los requisitos de suavidad y uniformidad (“ride quality”) con un tratamiento de “diamond grinding” o equivalente.

• Provee mayor reflectividad solar que pavimento asfáltico.

• Mitiga el efecto de calentamiento urbano.

• Requiere menos iluminación en áreas urbanas que pavimento asfáltico.

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Ensayos de Resistencia en RCCP (SP 974)

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Resistencia a Compresión del Hormigón a 24 horas, 28 días y Contenido

Máximo del Componente Cementante para Diferentes Mezclas de RCC

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Problemas / Limitaciones

• Bolsillos de depresión aislados se pueden observar en la superficie si

no se satisfice los requerimientos de densidad máxima y uso

inadecuado del rolo, crea un potencial de peligro por la posible

acumulación de agua en esas depresiones superficiales.

• Las depresiones aisladas afectan la efectividad del “Diamond

Grinding”, textura no uniforme, que puede afectar las características

friccionantes.

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Inclemencias del tiempo (SP 974-4.07)

• Precauciones especiales deberán tomarse para minimizar la pérdida

de humedad debido a la evaporación.

• Periodos de altas temperaturas

• Condiciones ventosas

• Precauciones incluyen:

• Rociar con agua los agregados

• Proveer toldo a los camiones de tumba en acarreo

• Reducir el tiempo disponible entre mezclado y la compactación final

• La mezcla RCC solamente podrá colocarse cuando cualquier

combinación de temperatura ambiente, humedad relativa,

temperatura de hormigón y velocidad del viento, resulte en una razón

de evaporación menor o igual a 0.2 lbs./ft2/hr para hormigones con

contenido de material cementicio menor de 564 lbs./yd3

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PARTE IIComponentes Proceso de Diseño

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Componentes principales de RCC

• Diseño de mezcla

• Producción de mezcla

• Colocación

• Compactación

• Construcción de Junta

• Curado

• Textura superficial

(“Diamond Grinding”)

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Basic Ingredients of RCC

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Agregados

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Controlar el contenido de humedad de los

agregados

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Consistencia de la mezcla RCC (Damp Gravel)

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Proceso de Roleo RCCP

Central Plant Mix Pug Mill

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Proceso de Roleo RCCP

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Sistema de Distribución de la Mezcla

RCCP con el Gusano (AUGER)

NOTA: Observese cuan seca está la mezcla en esta etapa del proceso

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High Density Pavers (Pavimentadora)

Vogele 1800 with a AB600-TP2

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Proceso de Mezclado

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Equipos utilizados para el proceso de

colocación y compactación de RCCP

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Compactadora

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Compactación de RCCP

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Efectuar Ensayo de Densidad (Nuclear

Density Gauge)

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Curado de RCCP

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Curado de RCCP (cont.)

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Construcción de Junta

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Superficie Terminada

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PARTE IIIProyecto Experimental en

Puerto Rico

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Proyecto Carril Exclusivo Autoridad

Metropolitana de Autobuses (AMA)• Tamaño de Proyecto: 200 m2

• Método de construcción:

• Remoción de mezcla asfáltica

inestable

• Acondicionar la base

• Colocación de 8’’ de RCCP

• Curado

• Fresado con diamante (“Diamond

Grinding”)*

*Ensayos de control de calidad y

aceptación conforme a la

especificación (SP 974).

Fuente: CEMEX, Puerto Rico

Sábado 10:00 PM

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Proyecto Carril Exclusivo Autoridad

Metropolitana de Autobuses (AMA) cont.

Domingo, madrugada – superficie de material con curado

Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario y al Ing. Julián A. Motta

CEMEX, Puerto Rico

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Carril Exclusivo Autoridad Metropolitana de Autobuses

(AMA) – Ave. Ponce de León, PR-25

8.0” de RCC Colocadas sobre subrasante compactada aprox. 2,000 m2 ejecutados a la fecha

Fuente: Entrevista al Ing. Arturo Rosario

CEMEX, Puerto Rico

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Facilidad Industrial de Tanques de Fluidos:

Flexitank Depot

• Recibe diariamente

alrededor de 50 tanques

de fluidos

• Carga máxima: 150

toneladas.

Condición del pavimento en la facilidad

industrial antes de aplicar RCCP


CEMEX, Puerto Rico

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Flexitank Depot• En el 2012 se propuso el

siguiente diseño estructural:• Pavimento de concreto: 8”

• Base granular A-1-a: 36”

• Nota: El dueño encontró que eldiseño propuesto era muy costoso.

• Diseño finalmente construido enel 2012:• Capa superior: Asfalto reciclado

• Base granular A-1-a: 12”

• En el 2013, debido a lamagnitud de las cargas pesadasy el deficiente desempeño delpavimento, el dueño consideranuevamente el diseño conRCCP.


CEMEX, Puerto Rico

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Flexitank Depot• Tamaño de Proyecto: 5,600 m2

• Presupuesto: $363,000.00

• RCC: 1120 m3

• Base: 840 m3

• Equipos:• Pavimentadora - Vogele 1800 with a

AB600-TP2

• Aplandora - 12 ton Hamm Double

Drum Roller


CEMEX, Puerto Rico

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Estacionamiento Facilidad Privada Comercial

• Tipo de Pavimento: 1.5”de mezcla asfáltica en lasuperficie, sobre 4” RCCPen la base, sobre rellenocompactado

• Tamaño de Proyecto:6,595 m2

• Costo Unitario:$21.00/m2

• RCC: 670 m3

• Equipos:• Pavimentadora - Vogele

1800 with a AB600-TP2• Aplandora - 12 ton Hamm

Double Drum Roller


CEMEX, Puerto Rico

Olive Garden & Famous Dave Site, Bayamón, PR

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Estacionamiento Facilidad Privada Comercial


CEMEX, Puerto Rico

Olive Garden & Famous Dave Site, Bayamón, PR

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Conclusión

• En un análisis del costo de vida del pavimento (LCCP), la tecnología RCCP es costo efectivo para carreteras nuevas y rehabilitación.

• Su alta resistencia y durabilidad minimiza el potencial de gastos de mantenimiento durante el ciclo de vida.

• Ambientalmente amigable.

• La sobrecarga en los vehículos pesados que transitan en las vías públicas en la Isla lo hacen el RCCP una alternativa viable.

• Su aplicación en zonas portuarias y estacionamientos es costo efectiva.

• Los controles de humedad y densidad son críticos para tener un buen producto.

• La terminación con “Diamond Grinding” o equivalente atiende los requisitos de suavidad y uniformidad que se requieren para las carreteras de primer orden.

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Agradecimientos

• Ing. Arturo Rosario• Cemex Corporativo

• Ing. Julián Alberto Motta• Cemex Corporativo

• Ing. José Miguel López• Director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

• Ing. Miguel A. Estrella• Sub-director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

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¡Muchas Gracias por la Oportunidad!

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PARTE IVSPECIAL PROVISION 974 -ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT

Autoridad de Carreteras y Transportación (ACT)

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SPECIAL PROVISION 974:

ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC) PAVEMENT

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SPECIAL PROVISION 974 -


974-2 MATERIALS (CONT.)

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974-3 SAMPLING AND TESTING

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974-3 SAMPLING AND TESTING (CONT.)

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974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS

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974-4 CONSTRUCTION REQUIREMENTS (CONT.)

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Conclusión

• En un análisis del costo de vida del pavimento (LCCP), la tecnología RCCP es costo efectivo para carreteras nuevas y rehabilitación.

• Su alta resistencia y durabilidad minimiza el potencial de gastos de mantenimiento durante el ciclo de vida.

• Ambientalmente amigable.

• La sobrecarga en los vehículos pesados que transitan en las vías públicas en la Isla lo hacen el RCCP una alternativa viable.

• Su aplicación en zonas portuarias y estacionamientos es costo efectiva.

• Los controles de humedad y densidad son críticos para tener un buen producto.

• La terminación con “Diamond Grinding” o equivalente atiende los requisitos de suavidad y uniformidad que se requieren para las carreteras de primer orden.

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Agradecimientos

• Ing. Arturo Rosario• Cemex Corporativo

• Ing. Julián Alberto Motta• Cemex Corporativo

• Ing. José Miguel López• Director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

• Ing. Miguel A. Estrella• Sub-director, Oficina Asesora de Pruebas de Materiales, ACT

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¡Muchas Gracias por la Oportunidad!

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métodos prácticos de diseño y construcción de rccp

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