APLICACIÓN DEL CONCRETO ASFÁLTICO EN CANALES Y · PDF fileAplicación del Concreto Asfáltico en Canales y Presas CONTENIDO Página Resumen ejecutivo 3 1 Introducción 4 2 Cuantificación

M E X I C O
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ESPECIALIDAD: INGENIERA CIVIL
Ral Vicente Orozco Santoyo Doctor en Ingeniera
Fecha de ingreso (25 Sep, 2008) Mxico, D.F.

Aplicacin del Concreto Asfltico en Canales y Presas
CONTENIDO
Pgina
Resumen ejecutivo 3 1 Introduccin 4 2 Cuantificacin de la infiltracin 5 2.1 Estanques de prueba 5 2.2 Relacin entre el coeficiente de permeabilidad (k),
la prdida unitaria por infiltracin (R) y el espesor del revestimiento (e)
9
3 Revestimiento asfltico del Canal Independencia 9 3.1 Principal finalidad 9 3.2 Requisitos bsicos por satisfacer 9 3.3 Propiedades fundamentales del revestimiento
asfltico impermeable 11
3.4 Principales factores que gobiernan las propiedades del revestimiento asfltico impermeable
12
3.5 El proyecto de las mezclas de concreto asfltico para la capa impermeable
13
3.6 Procedimiento constructivo 21 3.7 Caractersticas del revestimiento asfltico 23 3.8 Supervisin y control de calidad 24 3.9 Comentarios 26
4 Cortinas de corazn impermeable de concreto asfltico para presas
27
5 Reconocimientos 31 6 Conclusiones 32 7 Recomendaciones 32 Referencias 32
Especialidad: Ingeniera Civil 2

RESUMEN EJECUTIVO Se presenta un panorama general sobre la tecnologa del concreto asfltico en obras hidrulicas, con enfoque especial hacia los revestimientos impermeables de canales y las cortinas para presas de almacenamiento de agua o residuos mineros (jales). Se dan a conocer los resultados de las investigaciones sobre las prdidas de agua por infiltracin obtenidas en estanques de prueba, construidos en tramos reales de canales representativos en el Distrito de Riego-Ro Colorado, B.C. Tambin se establecen los criterios bsicos para lograr un revestimiento asfltico de canales, que sea impermeable y durable, entre otras propiedades fundamentales; se incluyen los principales factores que gobiernan las propiedades del revestimiento y el proyecto de las mezclas de concreto asfltico; asimismo, se describen someramente las actividades realizadas de supervisin y control de calidad, aplicables al caso del revestimiento asfltico para el Canal Independencia en las cercanas de Mexicali, B.C. construido entre 1971 y 1973. Es el primer y nico caso operando en Mxico (35 aos). Finalmente, se resumen las propiedades del concreto asfltico para cortinas de presas, con el fin de promover su utilizacin en Mxico. Palabras clave: revestimiento impermeable de concreto asfltico para canales, corazn impermeable de concreto asfltico para presas, durabilidad, resistencia al esfuerzo cortante, a la erosin pluvial, a la tensin por flexin y a los sismos, mxima relacin beneficio-costo por ahorro de agua.

1. INTRODUCCIN A principios del ao 1960, el Ing. Jos Vicente Orozco y Orozco ( ) promovi el uso del concreto asfltico en las obras hidrulicas mexicanas y fue hasta 1967 cuando la entonces Secretara de Recursos Hidrulicos (SRH) concurs el revestimiento asfltico para el Canal Alimentador del Norte (ahora Canal Independencia) en el Distrito de Riego-Ro Colorado, B.C. (SRH, 1967). Esto se realiz despus de efectuar la comparacin econmica completa entre varias opciones de revestimiento. Entre stas, se analizaron: suelo arcilloso compactado (50 cm) revestido con grava en la zona del oleaje; concreto hidrulico simple (10 cm); concreto asfltico caliente (8 cm, en 2 capas); membrana plstica impermeable (polietileno resistente); suelo-cemento (8 cm); concreto asfltico fro con productos asflticos: asfalto rebajado o emulsin asfltica (8 cm); y concreto hidrulico con refuerzo continuo (8 cm). Se descartaron las menos prometedoras segn la literatura sobre la experiencia disponible (Arias 1971a y b, 1972a; EDF, 1971; SRH, 1970; USRB, 1965 y 1966) y slo se escogieron tres como las ms viables, a saber: a) Suelo arcilloso compactado b) Concreto hidrulico simple c) Concreto asfltico caliente De acuerdo con el criterio del U.S. Bureau of Reclamation (USBR, 1965), el autor asign para proyecto una prdida unitaria por infiltracin (R) mnima de 5 mm/m de tirante/da (0.005 m/m/d) para las tres opciones y result ganadora la correspondiente al concreto asfltico, por tener la mayor relacin B/C (beneficio/costo, total actualizada) para 30 aos de vida econmica. De acuerdo con los resultados obtenidos de estanques de prueba realizados a escala natural en tramos representativos de la zona de riego (Orozco, 1968), cuyo resumen se presenta en el Cap. 2, el concreto asfltico result sumamente impermeable con el consiguiente ahorro substancial de agua. Este es el nico caso que existe en Mxico.

2. CUANTIFICACIN DE LA INFILTRACIN 2.1 Estanques de prueba Para conocer la prdida unitaria por infiltracin de agua (R), sin evaporacin, en el Distrito de Riego Ro Colorado se construyeron estanques de prueba en canales sin revestir y con revestimiento (arcilla compactada y concreto: hidrulico y asfltico), a fin de estimar los valores de R, de acuerdo con lo ilustrado en la Fig. 1:
B b
B
L
dd (1) (2)
B b
B
L damm
mm
dam
dBLQ
R
f
==2
3 /
,
SECCIN
RECTANGULARSECCIN
TRAPECIALBdLQ
R f= ( )dLbBQ
R f+
=
Figura 1. Prdida unitaria por infiltracin (R ) en un canal Las variables de la Fig. 1 representan lo siguiente: Qf = caudal de infiltracin B = ancho en la superficie del agua L = longitud del tramo considerado d = tirante de operacin b = proyeccin horizontal del talud Los resultados obtenidos de los estanques de prueba se sintetizan en la Tabla 1. En las Figs. 2 a 6 se ilustran algunos ejemplos (Orozco, 1968, 1971, 1972a, 1987a y b):

0.10 a 0.20Suelos semi-permeables Limos arcillosos con intercalaciones de arenas limpias, de sueltos a compactos (ML)
0.20 a 0.50Suelos permeables Arenas arcillosas, de sueltas a semi-compactas (SC) Arenas limosas con intercalaciones de limos arcillosos, de sueltas a compactas (SM)
0.50 a 0.80Suelos muy permeables Arenas limosas, de muy sueltas a semi-compactas (SM) Arenas limpias mal graduadas (SP)
0.05 a 0.100.00001 a 0.000001
Concretos (revestimiento) Hidrulico Asfltico
0.05 a 0.10Suelos impermeables Arcillas limosas de baja plasticidad, de consistencia blanda a firme (CL) Limos arcillosos de baja compresibilidad, semi-compactos a muy compactos (ML)
0.002 a 0.05Suelos muy impermeables Arcillas de alta plasticidad, de consistencia firme a dura (CH) Arcillas compactadas de baja plasticidad, de consistencia firme a dura (CL)
PRDIDA UNITARIA (R)(m/m/da)
TIPO DE MATERIAL PREDOMINANTE
0.10 a 0.20Suelos semi-permeables Limos arcillosos con intercalaciones de arenas limpias, de sueltos a compactos (ML)
0.20 a 0.50Suelos permeables Arenas arcillosas, de sueltas a semi-compactas (SC) Arenas limosas con intercalaciones de limos arcillosos, de sueltas a compactas (SM)
0.50 a 0.80Suelos muy permeables Arenas limosas, de muy sueltas a semi-compactas (SM) Arenas limpias mal graduadas (SP)
0.05 a 0.100.00001 a 0.000001
Concretos (revestimiento) Hidrulico Asfltico
0.05 a 0.10Suelos impermeables Arcillas limosas de baja plasticidad, de consistencia blanda a firme (CL) Limos arcillosos de baja compresibilidad, semi-compactos a muy compactos (ML)
0.002 a 0.05Suelos muy impermeables Arcillas de alta plasticidad, de consistencia firme a dura (CH) Arcillas compactadas de baja plasticidad, de consistencia firme a dura (CL)
PRDIDA UNITARIA (R)(m/m/da)
TIPO DE MATERIAL PREDOMINANTE
Tabla 1. Valores de la prdida unitaria (R) obtenidos para diferentes materiales en el Distrito de Riego Ro Colorado
En el estanque de prueba del Canal Snchez Mejorada, revestido de arcilla compactada (CL), se obtuvo un valor de R = 0.002 m/m/da (Fig. 2). En el estanque de prueba construido en el cauce del Ro Colorado, constituido por arenas limpias mal graduadas (SP), se obtuvo un valor de R = 0.80 m/m/da (Fig. 3).
Figura 2. Canal Snchez Mejorada. Obras de desvo para el estanque de prueba

Figura 3. Canal principal en el Ro Colorado. Los bordes limtrofes estn protegidos con membrana impermeable (polietileno)
En los estanques del Canal Delta, revestidos de concreto hidrulico, se encontr que las prdidas unitarias (R) fluctuaron entre 0.05 y 0.10 m/m/da (Figs. 4 y 5). En cambio, para el Canal Independencia (concreto asfltico) se obtuvieron valores de R comprendidos entre 1x10-5 y 1x10-6 (Fig. 6).
Figura 4. Canal Delta revestido de concreto hidrulico en losas independientes. Ntese lo permeable del revestimiento al bajar el nivel del agua

Figura 5. Tramo de prueba tpico en el Canal Delta. Tambin por las juntas hay prdidas de agua
por infiltracin, adems de las propias por el concreto hidrulico
Figura 6. Estanque de prueba en el Canal Independencia. El concreto asfltico se coloc longitudinalmente, sin juntas
Por lo tanto, con relacin al revestimiento asfltico impermeable para canal

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