Embed Size (px)
Citation preview
116
CAPITULO 5 Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento
Fluido
Manual de Elaboración, Colocación y
Control de Calidad de Suelo Cemento
Fluido.
Autores:
Ana Laura Viera Estrada
Elsa Patricia Benavides Miranda
Ramón Aristides Montoya Cañas
Manual de Elaboración, Colocación y
Control de Calidad de Suelo Cemento
Fluido.
Autores:
Ana Laura Viera Estrada
Elsa Patricia Benavides Miranda
Ramón Aristides Montoya Cañas
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
1
SINOPSIS
El presente manual reúne los resultados más significativos,
procedentes de investigaciones realizadas sobre el uso de cemento
mezclado con el suelo natural para estabilizarlo.
Propone una metodología para la elaboración, colocación y control
de calidad del Relleno Fluido de Resistencia Controlada.
Tras una breve historia sobre el desarrollo del los rellenos fluidos se
presenta una detallada serie de ventajas, tipos y usos en:Rellenos
Estructurales, Aislantes Térmicos, Bases para Pavimentos, Soporte de
Conductos, Control de la Erosión, Rellenos de Agujeros o Cavidades,
Túneles y Alcantarillas, Sótanos y Estructuras bajo la superficie.
Se exponen diversas propiedades de los materiales que componen
la mezcla y las dosificaciones a utilizar; se detalla una variedad de
propiedades de los Rellenos Fluido de Resistencia Controlada como son:
fluidez, segregación, contracción, tiempo de fraguado, bombeado etc. Y
como todo material normado se le realizan diversas pruebas.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
2
CONTENIDO SINOPSIS 1 INTRODUCCION 5 CAPITULO 1 Breve historia del desarrollo de los Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada 6 CAPITULO 2 Definiciones y Clasificaciones 7 2.1 Definiciones 7 2.1.1 Relleno Fluido de Resistencia Controlada 7 2.1.2 Definición del RFRC según ACI 229R 7 2.2 Clasificación General 7 CAPITULO 3 Propiedades del Relleno Fluido Resistencia Controlada 9 3.1 Propiedades Fluido de Resistencia Controlada en Estado Plástico 9 3.1.1 Fluidez 9 3.1.2 Segregación 9 3.1.3 Contracción mínima 9 3.1.4 Tiempo de Fraguado ---- ---- 10 3.1.5 Fácil bombeo 11 3.2 Propiedades del Relleno Fluido de Resistencia Controlada en Estado Endurecido 11 3.2.1 Resistencia o Capacidad de soporte 11 3.2.2 Densidad 11 3.2.3 Asentamiento 12 3.2.4 Aislamiento térmico y conductividad 12 3.2.5 Permeabilidad 12 3.2.6 Excavabilidad 13 3.2.7 Potencial contra la Corrosión 13 3.2.8 Compatibilidad con Polietileno 14
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
3
CAPITULO 4 Aplicaciones de los Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada 15 4.1 Rellenos 15 4.2 Rellenos Estructurales 15 4.3 Aislante térmico 15 4.4 Bases para pavimento 16 4.5 Soporte de Conductos 16 4.6 Control de la Erosión 16 CAPITULO 5 Ventajas de Aplicación de los RFRC 18 5.1 Fácil de colocar 18 5.2 Versatilidad 18 5.3 Fuerte y Durable 18 5.4 Puede ser excavado 18 5.5 Permite rápida puesta en servicio 18 5.6 No se asienta 18 5.7 Reduce costos de excavación 19 5.8 Reduce la necesidad de Equipos 19 5.9 Mejora la capacidad de los operarios 19 5.10 Permita la construcción en todos los climas 19 CAPITULO 6 Componentes del Relleno Fluido de Resistencia Controlada 20 6.1Suelo 20 6.2 Cemento 20 6.3 Agua 21 CAPITULO 7 Procedimiento para la Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido 22 7.1 Elaboración del Relleno Fluido de Resistencia
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
4
Controlada 22 7.1.1 Elaboración manual del RFRC 22 7.1.2 Elaboración con mezcladora de una
bolsa del RFRC 26 7.1.3 Elaboración del RFRC con Camión Mezclador 30 7.2 Colocación del Relleno Fluido de Resistencia Controlada 33 7.2.1 Colocación del RFRC por medio de Carretillas 33 7.2.2 Colocación del RFRC por medio de mini cargador 33 7.2.3 Colocación del RFRC por medio de Camión Mezclador 34 7.3 Colocación del RFRC en diferentes elementos 35 7.3.1 Colocación del RFRC en Zanjas para tuberías 35 7.3.2 Colocación del RFRC para Rellenos Estructurales 36 7.4 Control de Calidad del Relleno Fluido de Resistencia Controlada 37 7.4.1 Prueba de Revenimiento de mezcla de RFRC (ASTM C-143) 38 7.4.2 Muestreo de una mezcla fresca de Material Baja Controlada 40 7.4.3 Preparación y Ensayo de especimenes Cilíndricos
de RFRC (ASTM D- 4832) 41 7.4.4 Prueba a Compresión de los cilindros del RFRC 44
(ASTM C39/C39M) Capitulo 8 Conclusiones y Recomendaciones 46 8.1 Conclusiones 46 8.2 Recomendaciones 47 Glosario 49
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
5
INTRODUCCION
La necesidad de satisfacer los requerimientos de la construcción ha
obligado el desarrollo de nuevas tecnologías, que a su vez han brindado
la posibilidad de producir continuamente toda una gama de nuevos
materiales.
Uno de esos materiales que se está utilizando con frecuencia a partir
de la década de los setenta es un producto compuesto de suelo,
cemento y agua, de consistencia fluida autonivelante y
autocompactante que en estado endurecido es una estructura estable
que soporta cargas, este producto es conocido con el nombre de Relleno
Fluido de Resistencia Controlada (RFRC), cuyas bondades aplicadas en
ingeniería han demostrado que es un producto de gran ayuda en
pequeñas y grandes obras. Son producto de una mezcla muy sencilla de
realizarse, con un amplio campo de aplicación y sobre todo los materiales
que lo componen son económicos y muy abundantes.
Cualquier tipo de suelo puede ser un aporte importante en una
construcción si se le da el tratamiento adecuado, por ello existe la
posibilidad de hacer uso de un suelo al darle un tratamiento adecuado
que cumpla con normas de diseño o de construcción y sin desecharlo sino
mas bien aprovecharlo. Lo anterior puede ser una ventaja aun mayor si los
bancos de materiales se encuentran lejos del proyecto o requieren un
aporte económico sustancial.
Con esta técnica es posible darle un tratamiento adecuado a los
suelos, hacer que estos cumplan con normas que rigen los materiales y de
esa forma utilizar los suelos que tenemos a la mano.
Otro factor importante es difusión que ha tenido la utilización del
material de forma empírica y últimamente con maquinaria moderna para
el manejo adecuado.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
6
Además de que se reduce sustancialmente el tiempo de
construcción y por ende los costos.
Este manual pretende servir de apoyo y guía para beneficiarse de
los diferentes usos que quiera dársele al Relleno Fluido de Resistencia
Controlada.
CAPITULO 1
Breve Historia del Desarrollo de los Rellenos Fluidos de Resistencia
Controlada
El Relleno Fluido de Resistencia Controlada se utilizó en los Estados
Unidos de América desde 1964.
A partir de 1970 es utilizado en forma masiva en proyectos viales y rellenos
en cimentaciones de diversos edificios en USA.
En 1984 se crea el Comité ACI 229R específico para este material, y se
difunde su conocimiento en América y el Mundo.
En El Salvador, se desarrollaron algunas aplicaciones puntuales en las
décadas del 70´s y 80´s.
En El Salvador se realizó un estudio 1995 llamado “Investigación
para la Utilización de Material de Relleno de Resistencia Baja Controlada”
realizado por Ingenieros Civiles Asociados. Otro estudio realizado es
editado por el Instituto Salvadoreño del Cemento y el Concreto (ISCYC)
“Relleno Fluidos de Resistencia Controlada RFRC (lodocreto) experiencia e
investigación en El Salvador” escrito por el Ing. Carlos Quintanilla.
A partir del año 2000, su utilización ocurre en prácticamente todo tipo de
obras civiles. Su uso principal en el país es en relleno de tuberías (ver fig.
1.1), rellenos en cimentaciones (ver fig.1.2) y diversas obras en el campo
vial.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
7
Fig.1.1 Relleno de Tuberías Fig.1.2 Relleno en Cimentaciones
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
8
CAPITULO 2
DEFINICIONES Y CLASIFICACIONES
2.1 DEFINICIONES
2.1.1 Relleno fluido de Resistencia Controlada o Suelo Cemento Fluido:
Es un material con características que corresponde a un suelo
mejorado y que tiene propiedades como fluidez y una resistencia
controlada. Sus componentes son: Agregados, Cemento Portland y agua.
Una vez dosificado y mezclado los componentes se pueden utilizar para lo
que se requiera. El uso que mayormente se le da es como material de
relleno, ya que puede alcanzar un rango de resistencias de 3.5 hasta 85
Kg/cm2.
2.1.2 ACI 229.R Lo define como:
Un MRBC (Material de Resistencia Baja Controlada) es un material
cementante de consistencia fluida que permite su auto compactación,
de resistencia inferior a 83 Kg./cm2, que se usa primordialmente como
material de relleno.
2.2 Clasificación General
Existen diversos tipos de RFRC (Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada)
Entre ellos están:
• Rellenos estructurales
• No estructurales
• Fluidos
• Plásticos.
Cuando se habla de materiales o suelos mezclados con cemento existe
una gama de tipos de rellenos elaborados así; por ello al hablar de
Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada no se bebe comparar con
morteros, econocretos o con concretos pobres.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
9
Los Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada son una alternativa a la
utilización de los suelos granulares compactados, este material puede
alcanzar una resistencia a la compresión de 3.5 a 7 Kg/cm2 esto es poco
comparado con la resistencia del concreto, sin embargo esa resistencia
en términos de capacidad de soporte es el equivalente a un suelo bien
compactado y los Rellenos Fluido de Resistencia Controlada cumplen con
dichas resistencias.
Existen materiales de usos similares pero aislando las características de
los RFRC podríamos definir las diferencias por medio del siguiente cuadro
Material/característica Requiere
compactación dinámica
Excavable Utiliza
materiales normalizado
Resistente a fuerzas abrasivas
Requiere curado
Suelo Cemento
Si
Si
Si
No
Si
RFRC
No
Si
No
No
No
Concreto de baja resistencia o Morteros No No Si Si Si
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
10
CAPITULO 3
Propiedades del Relleno Fluido de Resistencia Controlada (RFRC)
El Relleno Fluido de Resistencia Controlada posee propiedades
mecánicas las cuales permiten que se utilice de diferentes maneras, en:
Cimentaciones, elaboración de bloques, rellenos de muro de contención,
rellenos de huecos, etc.
Las propiedades que tienen mayor incidencia en la construcción
son: La resistencia a la compresión, resistencia a tensión cortante,
resistencia al desgaste y durabilidad, además la adherencia y la absorción
que son las que garantizan prácticamente la resistencia y durabilidad del
material.
3.1. Propiedades del Relleno Fluido de Resistencia Controlada en Estado
Plástico.
3.1.1 Fluidez
La fluidez es la propiedad que hace al relleno fluido único como
material de relleno, permite que el material se autonivele, fluya dentro de
un espacio vacío, lo llene y se auto compacte.
Debido a la similitud con el concreto y grout en estado plástico, la
fluidez se puede estudiar en términos de la tecnología del concreto.
Cuando la presión hidrostática es considerable, los RFRC deben colocarse
en capas, permitiendo que cada capa endurezca antes de colocar la
siguiente.
3.1.2 Segregación
Si la mezcla no está correctamente dosificada, puede haber
segregación a niveles muy altos de fluidez, cuando ésta es producida por
altos contenidos de agua. Debido a que en la mayoría de casos de
mezclas de RFRC los contenidos de materiales gruesos y pesados son
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
11
mínimos, y además este material no se vibra, las probabilidades de
generar segregación son muy bajas.
3.1.3 Contracción Mínima
La contracción tiene que ver con la reducción de volumen de las
mezclas de RFRC, a medida que elimina el agua contenida y el aire
atrapado a través de la consolidación de la mezcla.
El agua en exceso empleada para dar fluidez además de la
requerida para consolidar e hidratar el cemento, es generalmente
absorbida por el suelo adyacente o se elimina a través de la superficie
como agua de exudación.
El valor típico de contracción se encuentra entre 3.1 y 6.35 mm por
cada 30 cm. de profundidad, este valor generalmente se encuentra en
mezclas con altos contenidos de agua. Las mezclas que contienen
cantidades de agua adecuadas, poseen poca o ninguna contracción.
3.1.4 Tiempo de Fraguado
Es el período aproximado de tiempo requerido por el Relleno Fluido
de Resistencia Controlada, para pasar de un estado plástico ha
endurecido, con resistencia suficiente para soportar el peso de una
persona. Es muy variable, y depende mucho de la magnitud de la
exudación. Puede ser tan breve como una hora, pero bajo condiciones
normales toma generalmente de 3 a 5 horas.
Cuando este exceso de agua se evapora, aumenta el contacto y
adherencia entre partículas de suelo y la mezcla inicia un proceso de
rigidización.
Es posible evaluar y cuantificar el tiempo de fraguado o la
capacidad de soporte del relleno por medio de los ensayos ASTM D6024
“Caída de bola en Material de Resistencia Baja Controlada” (MRBC) para
determinar convenientemente la aplicación de carga.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
12
Los factores normales que influyen en el tiempo de fraguado son los
siguientes:
• La dosificación de la mezcla
• La Fluidez de la mezcla RFRC.
• Tipo y Cantidad de Cemento.
• Temperatura ambiente y de la mezcla.
• Humedad relativa.
• Espesor del relleno.
• Permeabilidad y grado de saturación del suelo de los alrededores
que esta en contacto con RFRC.
3.1.5 Fácil Bombeo
Al igual que el concreto, puede ser bombeado, por tanto la
dosificación se vuelve un factor crítico. Los espacios vacíos deben ser
llenados con partículas sólidas para proveer la cohesividad adecuada
para el transporte a través de la línea de bombeo, bajo presión y sin
segregación.
Es importante mantener un flujo continuo a través de la línea de
bombeo, Flujo con interrupción causa segregación, la cual a su vez
restringe el flujo y puede causar taponamiento.
El Relleno Fluido de Resistencia Controlada (RFRC) con altos
contenidos de aire puede ser bombeado, aunque se debe tener la
precaución de mantener las presiones de bombeo bajas para no tener
pérdidas considerables en el contenido de aire y reducir la capacidad de
bombeo.
3.2 Propiedades del Relleno Fluido de Resistencia Controlada en Estado
Endurecido
3.2.1 Capacidad de soporte
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
13
La resistencia a la compresión no confinada es una medida de la
capacidad del RFRC para distribuir cargas. Una resistencia a la compresión
de 3.5 a 7 kg./cm² es equivalente a la capacidad de soporte de un suelo
bien compactado.
En la mayoría de los casos se requieren resistencias por debajo de los 20
kg. /cm².
Los factores determinantes en la resistencia a compresión son:
• El tipo y contenido de cemento.
• Tipo de Suelo
• Densidad
• Es importante considerar el contenido de cemento y tipo de suelo,
cuando se requiera excavación futura.
3.2.2 Densidad
El peso volumétrico húmedo de mezclas de RFRC está en un
intervalo de 1,842 a 2,322 Kg. /m³. Utilizando materiales más ligeros como
arena limosa o mezclas con agregado de peso ligero es posible obtener
densidades entre 1,441 y 1,700 Kg. /m³.
Existe una reducción considerable del peso volumétrico en estado
endurecido, la cual deberá ser considerada en el diseño de mezcla, de
acuerdo al uso que tendrá la mezcla.
3.2.3 Asentamiento
Rellenos tradicionales compactados, pueden sufrir asentamientos
aun cuando los requerimientos de compactación hayan sido realizados.
En contraste, mezclas de RFRC, no sufren asentamientos después de
haber endurecido. Según ACI- 229R, mediciones realizadas en diversas
obras, han mostrado la inexistencia de contracciones y asentamientos
posterior a la etapa de endurecimiento (obra en servicio).
3.2.4 Aislamiento Térmico / Conductividad
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
14
Cuando se desea aislar, se debe diseñar la mezcla de manera que
se obtenga baja densidad y alta porosidad. Las mezclas convencionales
con aire incluido tienen una menor densidad y poseen un valor mayor de
aislamiento.
Cuando se desea una alta conductividad térmica, como en el caso
de rellenos para cables de potencia, se busca tener una alta densidad y
muy baja porosidad (máxima área de contacto entre las partículas
sólidas). A medida que el contenido de humedad y la densidad seca
aumentan, también lo hace la conductividad.
Otros parámetros a considerar, pero de menor importancia son: la
composición de minerales, forma y tamaño de las partículas,
granulometría, contenido orgánico y gravedad específica.
3.2.5 Permeabilidad
La permeabilidad de la mayoría de mezclas de RFRC es similar a la
de los rellenos granulares compactados. Los valores típicos se encuentran
en el intervalo de 10-4 a 10-5 cm. /seg.
Las mezclas de relleno fluido con mayores resistencias y contenidos
de finos, logran permeabilidades tan bajas como de 10-7 cm. /seg.
La permeabilidad aumenta a medida que el contenido del material
cementante disminuye y el de agregados aumenta.
3.2.6 Excavabilidad
La posibilidad de excavar RFRC en etapas posteriores es una
consideración importante en muchos proyectos.
En general, una resistencia a compresión de 3.5 Kg./cm² o menos, se
puede excavar manualmente.
Para resistencias de 7 a 14 Kg. /cm², deben utilizarse equipo
mecánico como retroexcavadoras.
Los límites de excavabilidad son arbitrarios dependiendo de la
mezcla de RFRC.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
15
Las mezclas que emplean altas cantidades de agregados gruesos,
pueden ser muy difíciles de remover manualmente, aun con resistencias
bajas.
Las mezclas constituidas solo de arenas o suelos arenosos pueden ser
excavadas con retroexcavadoras aun si la resistencia es de 21 Kg. /cm².
Cuando existe la posibilidad de una excavación en el futuro, el tipo
y cantidad de cemento es importante. Se ha obtenido un desempeño a
largo plazo aceptable con contenidos de cemento de 24 a 60 Kg. /m³.
Es importante evaluar resistencias mayores a 28 días en el diseño de
mezclas, cuando se utilicen suelos puzolánicos.
3.2.7 Potencial Contra La Corrosión
La uniformidad de RFRC reduce la oportunidad de corrosión,
causada por el uso de diferentes materiales de rellenos y sus variados
contenidos de humedad.
La evaluación de esta propiedad se realiza en base a la información
obtenida en cinco ensayos: pH, potencial oxidación – reducción, sulfuros y
contenido de humedad.
3.2.8 Compatibilidad Con Polietilenos
Los RFRC son compatibles con polietilenos de alta, media y baja
densidad, comúnmente utilizados para la protección de obras bajo tierra
o instalación de dichas obras.
La fina graduación de la mayoría de RFRC puede ayudar a
minimizar el romper y cortar las superficies de polietilenos.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
16
CAPITULO 4
Aplicaciones de los Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada
4.1 Rellenos.
Los RFRC pueden ser fácilmente colocados en zanjas, huecos u otro
tipo de cavidades. Puesto que no se requiere compactación, el ancho
de la zanja o el tamaño de la excavación pueden reducirse, la
resistencia dependerá del tipo de relleno. Cuando se hacen rellenos
contra muros de contención, se deben considerar las presiones
laterales ejercidas sobre el muro por el relleno fluido. Cuando la presión
del fluido es considerable, el relleno fluido debe ser colocado en capas
permitiendo a cada una endurecer antes de colocar la siguiente.
Los RFRC son de gran aplicación en rehabilitación de muros de
contención fallados, debido a su versatilidad, rapidez, resistencia y
economía.
4.2 Rellenos Estructurales.
El relleno fluido también puede ser empleado como soporte de
cimentación. Las resistencias a compresión pueden variar desde 5
hasta 84 kg/cm2, dependiendo de la aplicación.
En el caso de suelos débiles, el RFRC puede distribuir la carga de la
estructura sobre un área mayor.
Para estratos no nivelados o no uniformes bajo obras de cimentación y
placas, el RFRC puede proveer una superficie nivelada y uniforme.
Debido a su resistencia, el RFRC puede reducir significativamente el
espesor requerido en placas y obras de cimentación, en el caso que se
deba de mantener las dimensiones de dichos elementos, se deberá
utilizar un RFRC de menor resistencia.
4.3 Aislante Térmico.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
17
Utilizado donde se requieren condiciones de aislamiento de calor,
como por ejemplo suelos adyacentes a pozos geotérmicos, suelos de
cimentación y adyacentes a plantas generadoras de energía con
motores de combustión, plantas de producción de diversas industrias,
etc.
4.4 Bases para Pavimentos.
Los RFRC pueden ser utilizados satisfactoriamente para bases, sub-
bases, capas nivelantes, y nivelación de subrasantes.
Las mezclas pueden ser colocadas directamente del camión
mezclador sobre el suelo, utilizando los bordillos existentes como
confinamiento.
4.5 Soporte de Conductos.
El Relleno fluido es un excelente material para rellenos de zanjas de
tuberías de agua, luz, telefonía, y otros tipos de conductos. Las
características del material permiten al Relleno Fluido, llenar vacíos bajo
la tubería y proveer un soporte uniforme.
Los RFRC pueden ser diseñados para proveer una resistencia a la
erosión debajo de la tubería, esto no solo proporciona una cama sólida
y uniforme, sino que previene que el agua ingrese entre la tubería y la
cama de material erosionando dicho soporte.
La colocación de la totalidad de la tubería embebida dentro del RFRC
también sirve para proteger el conducto de futuros daños. En el evento
de que se excave alrededor de la tubería, el cambio de aspecto y de
material entre el RFRC y el suelo circundante, será evidente, alertando
sobre la existencia de una tubería.
4.6 Control de la Erosión.
El Relleno Fluido resiste la erosión mejor que otros materiales de relleno.
Ensayos comparativos (Según ACI 229R) con suelos arenosos y arcillosos,
mostraron que el RFRC expuesto al agua a una velocidad de 51.8 cm/s,
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
18
tiene un mejor desempeño, tanto en el material perdido como de
material suspendido.
El RFRC se utiliza en la protección de los terraplenes y en obras de
disipación de energía, para sostener rocas en su lugar y prevenir la
erosión.
Es posible utilizarlo ensacado “bolsacretos” a lo largo de terraplenes
para la protección contra la erosión.
El Relleno Fluido es usado para rellenar los espacios bajo el pavimento,
andenes y otras estructuras donde el suelo natural o los rellenos
granulares cohesivos y no cohesivos son erosionados.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
19
CAPITULO 5
Ventajas de Aplicación de los Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada
(RFRC)
5.1 Fácil de Colocar.
Dependiendo del tipo y colocación del espacio vacío hasta el llenado
del RFRC puede ser colocado por medio de rampas, bandas
transportadoras, baldes y mezcladoras de una bolsa. Dado que el RFRC es
autonivelante no necesita ser esparcido y compactado. Esto aumenta la
velocidad de la construcción y reduce los requerimientos de la mano de
obra.
5.2 Versatilidad.
Los diseños de mezclas de Rellenos Fluidos de Resistencia
Controlada (RFRC) pueden ser ajustados para cumplir con los
requerimientos de rellenos específicos.
5.3 Fuerte Y Durable.
Las capacidades portantes del RFRC son mayores que aquellas del
suelo compactado o del relleno granular. Además el relleno fluido es
menos permeable y por lo tanto más resistente a la erosión.
5.4 Puede Ser Excavado.
El RFRC con resistencias de 3.5 kg/cm² puede ser fácilmente
excavado con equipos convencionales siendo de todas maneras lo
suficientemente fuerte para la mayoría de necesidades de relleno.
5.5 Permite Rápida Puesta en Servicio.
Dado que muchos tipos de RFRC pueden ser colocados
rápidamente y soportar cargas de tráfico en pocas horas el tiempo fuera
de servicio para reparaciones de pavimentos es mínimo.
5.6 No Se Asienta.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
20
El RFRC no deja espacios vacíos durante la colocación y no se
asienta bajo la acción de cargas. Esto es especialmente significativo si el
relleno va a ser cubierto por una capa de pavimento.
5.7 Reduce Costos de Excavación.
El RFRC permite zanjas mas estrechas puesto que elimina la
necesidad de ampliarlas para acomodar el equipo de compactación.
5.8 Reduce la Necesidad de Equipo.
A diferencia del relleno de suelo granular el RFRC puede ser
colocado sin necesidad de cargadores cilindros, compactadores,
vibradores, rodillos compactadores.
5.9 Mejora la Capacidad de los Operarios.
Los trabajadores pueden colocar el RFRC en una zanja sin entrar en
ella reduciendo su exposición a posibles derrumbes.
5.10 Permite la Construcción en Todos los Climas.
Este material desplazará el agua que se encuentre en la zanja
posterior a una lluvia, reduciendo la necesidad de utilización de bombas
para la extracción del agua.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
21
CAPITULO 6
Componentes del Relleno Fluido de Resistencia Controlada
Las mezclas convencionales de RFRC consisten usualmente de
Cemento Portland, Agregados Finos ó Gruesos y Agua.
6.1 El suelo
El suelo adecuado para ser estabilizado con cemento, es aquel que
al ser mezclado con el material aglutinante proporcione una resistencia
adecuada, dependiendo del uso al que se le destine y que además
presente poca contracción al secado.
Los agregados son frecuentemente el mayor constituyente de las
mezclas de RFRC, el tipo grado y forma de los agregados pueden afectar
las propiedades físicas como la fluidez, y resistencia a compresión.
Agregados según ASTM C33 (“Especificación Estándar para los Agregados
del Concreto”) pueden ser usados.
Esta especificación define los requisitos para calificar la calidad del
agregado fino y grueso.
6.2 Cemento Pórtland
Es un conglomerante hidráulico que al ser hidratado se solidifica y
endurece. Se obtiene mediante un proceso industrial, pulverizando a un
grado de finura determinado una mezcla fría de arcilla y materiales
calcáreos previamente sometidos a cocción que se denomina clinker
Portland al cual se le adiciona sulfato de calcio como anhidrita y yeso
para regular el tiempo de fraguado. Otra definición también es: “El
cemento es un material finamente molido de color gris verdoso, que al
mezclarse con el agua tiene la propiedad de fraguar o endurecer”.
El cemento Pórtland normal tipo I es el más utilizado, aunque también
se han usado mucho los de alta resistencia inicial.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
22
Otros tipos de cementos Pórtland, también pueden ser usados, si los
ensayos preliminares en las mezclas son aceptables.
6.3 El agua
Cualquier agua libre de aceites, ácidos, álcalis o materia orgánica
puede utilizarse para la fabricación de Relleno Fluido de Resistencia
Controlada (RFRC).
El agua tiene como función principal: Hidratar el cemento para producir la
aglutinación de las partículas sólidas.
En los RFRC se utiliza más agua que en los concretos, dotando a la mezcla
de mayor fluidez y promueve la consolidación de los materiales.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
23
CAPITULO 7
Procedimiento para la Elaboración, Colocación y Control de Calidad del
Relleno Fluido de Resistencia Controlada
7.1 Elaboración del Relleno Fluido de Resistencia Controlada
La elaboración del Relleno Fluido de Resistencia Controlada se
puede realizar de diferentes maneras, esto depende de la Cantidad,
Espacio y Equipo disponible a la hora de realizar la mezcla.
Existen básicamente tres métodos de elaboración por medio de los cuales
se puede mezclar y colocar el Relleno Fluido de Resistencia Controlada.
Dichos métodos son: Elaboración Manual, con Mezcladora de una bolsa y
Camión Mezclador.
En general, por economía y rapidez se acostumbra a usar el método
de mezclado en el lugar con mezcladora de una bolsa, debido a que no
siempre se cuenta con un camión mezclador en el lugar y al ser solicitado
a una empresa se incrementa un poco los costos, aunque siendo en
cantidades grandes si es conveniente hacer uso de un camión mezclador.
El criterio principal es que las mezclas de RFRC sean uniformes, consistentes
y que cumpla los requisitos del proyecto
7.1.1 Elaboración Manual del Relleno Fluido de Resistencia Controlada
Herramientas:
Se emplean herramientas varias tales como:
Pala, carretilla y cubetas.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
24
Pala Carretilla cubeta
Materiales:
Suelo:
El suelo adecuado para ser estabilizado con cemento es aquel que
al ser mezclado con el material aglutinante proporcione una resistencia
adecuada dependiendo del uso al que se le destine y además presente
poca contracción al secado.
Cemento:
El cemento proporciona la cohesión y resistencia a los Rellenos
Fluidos de Resistencia Controlada, los cementos comúnmente utilizados en
la mayoría de países son ASTM C1157 GU y ASTM C91.
Agua:
Cualquier agua libre de aceites, ácidos, álcalis o materia orgánica
puede utilizarse para la fabricación del Relleno Fluido de Resistencia
Controlada (RFRC).
Procedimiento:
Utilizando como material Arena limosa, proporción 1:10 y con
resistencia a Compresión promedio de 10.94 kg/cm².
Los pasos a seguir son los siguientes:
• Se preparan los materiales en el lugar donde se hará la mezcla, se
trata de colocar los materiales que se emplean en la fabricación del
Suelo Cemento Fluido(ver Fig.7.1), lo mas cerca posible del lugar
donde se colocará la mezcla
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
25
Fig.7.1 Preparación de la mezcla de suelo cemento fluido
• Si el material que se utiliza en la mezcla es del que se ha excavado
para mejorarlo, o es de un banco de material, se debe cubicar la
cantidad de suelo a utilizar para que coincida con la dosificación
requerida.
• Para una proporción de 1:10 (1 porción de cemento por 10
porciones de Suelo), si se emplean carretillas de mano se debe
colocar una bolsa de cemento por 5 carretillas de suelo enrazadas
(ver Fig.7.2 y 7.3), teniendo en cuenta que 1 carretilla equivale a 2
pies cúbicos de suelo y una bolsa de cemento aporta 1 pie cúbico.
Fig.7.2 Equivalencia del volumen de una carretilla
1 carretilla equivale a 2 bolsas de
cemento
1 bolsa de cemento para 5
carretillas de suelo
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
26
Fig.7.3 Carretillas con suelo natural
• Se procede a mezclar los materiales hasta obtener una masa
homogénea, el agua se agrega por partes, teniendo cuidado de
que no se formen grumos.
• Luego se procede a tomar el revenimiento de la mezcla de Suelo
Cemento Fluido, si el valor esta dentro del rango establecido se
procede a su colocación. Cuando el revenimiento es menor del
requerido se debe agregar agua hasta obtener el valor deseado.
Caso contrario en el cual el revenimiento es mayor, se debe hacer
siempre la corrección agregando más suelo y cemento teniendo el
cuidado de no alterar la relación agua/cemento, hasta obtener el
revenimiento requerido.
Al Fabricar la mezcla utilizando como material Arena limosa proporción
1:20 y con Resistencia promedio de 5.82 kg/cm. los pasos a seguir son los
siguientes:
Para la proporción 1:20 (1porciòn de cemento por 20 porciones de Suelo),
se debe colocar una bolsa de cemento por 10 carretillas de suelo (Ver Fig.
7.4 y 7.5) y se procede con los pasos mencionado para la proporción 1:10.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
27
Fig.7.4 Equivalencia del volumen de una carretilla
1 carretilla equivale a 2 bolsas de
cemento
1 bolsa de cemento para 5
carretillas de suelo
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
28
Fig.7.5 Carretillas con suelo natural
7.1.2 Elaboración con Mezcladora de una Bolsa del Relleno Fluido de
Resistencia Controlada:
Herramientas:
Se emplean herramientas varias tales como:
Pala, carretillas y cubetas
Equipo:
Mezcladora de 1 bolsa.
Mezcladora de una bolsa
Materiales:
Suelo:
En teoría cualquier suelo puede estabilizarse con cemento, a
excepción de los suelos con bastante contenidos de sales que afectan al
cemento, así como los suelos con contenido de materia orgánica.
Generalmente el tamaño de los agregados debe ser menor a 3/8”.
Cemento:
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
29
El cemento proporciona la cohesión y resistencia a los RFRC, los
cementos comúnmente utilizados en la mayoría de países, ASTM C1157 GU
y ASTM C91.
Agua:
Cualquier agua libre de aceites, ácidos, álcalis o materia orgánica
puede utilizarse para la fabricación del Relleno Fluido de Resistencia
Controlada (RFRC). El contenido de agua se determina tomando en
cuenta el revenimiento requerido, trabajabilidad y manejabilidad de la
mezcla; generalmente comprende el 25% a 30% del volumen de la
mezcla.
Procedimiento:
La mezcladora de una bolsa tiene como capacidad promedio de carga
12 cubetas; por ello se debe evitar sobre esforzar el equipo u ocasionar
que el material se derrame durante el mezclado.
Para la proporción de 1:10 “1proporción de cemento por 10 de suelo” (Ver
Fig. 7.6 y 7.7)
Fig.7.6 Equivalencias en volumen
1 cubeta de
cemento
2 cubetas = 1 bolsa de cemento
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
30
Fig.7.7 cubetas de suelo
Para otras proporciones mayores se debe considerar la capacidad de la
concretera y colocar los volúmenes considerando las siguientes
ecuaciones.
Según la dosificación a mezclar se tiene que cumplir con las siguientes
ecuaciones:
Ecuación I:
C+S= Capacidad máxima de la mezcladora
Ecuación II:
C/S = proporción requerida: 1:10, 1:20, etc.
Donde:
C= Cemento
S= Suelo
Si la proporción que se requiere es de 1:10 tenemos
C+S = 12 Cubetas de cinco galones (Ecuación I)
C/S = 1/10 despejando S (suelo) en Ecuación II es:
S = 10C
Sustituimos “S” en la ecuación I:
Ecuación I: C+S=12 (capacidad promedio de la mezcladora de 1 bolsa 12
cubetas)
Sustituyendo S (suelo) y despejando C (cemento)
C+10C = 12 cubetas
Para 10 cubetas de suelo
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
31
11C =12
C= 12/11 = 1.0909 = 1.10 cubetas de cemento a utilizar.
Luego sustituimos “C” en la ecuación II: C/S=1/10 o S=10C
S=10C
S= 10(12/11)
Sustituyendo tenemos:
S = 120/11 cubetas de suelo
S = 10.90 cubetas de suelo.
• Después de haber determinado la cantidad de suelo a utilizar se
procede a introducir en la mezcladora la proporción debida.
• Luego se le agrega el cemento y con la mezcladora en movimiento,
se le agrega el agua. La cantidad de cubetas de agua que se
utilizan varía de acuerdo al suelo y el tipo de mezcla que se
requiera.
• Cuando se observa que el material esta homogéneo, se verifica la
consistencia de la mezcla, si esta un poco seca se procede a
agregarle agua, siempre verificando que la cantidad sea moderada
y que no se afecte demasiado la relación agua/cemento (A/C) y
cuidando de no sobrepasar el revenimiento requerido.
7.1.3 Elaboración del Relleno Fluido de Resistencia Controlada con Camión
Mezclador:
La elaboración del Relleno Fluido de Resistencia controlada en un
camión mezclador, es requerido cuando la cantidad de la mezcla a
utilizar en de gran magnitud y resulta práctica su elaboración en ese tipo
de construcciones. Debido a que casi siempre que son cantidades
grandes es cuando se ha excavado en el lugar y para estabilizar se hace
uso de ese suelo excavado adicionándole cemento y agua.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
32
Equipo:
Camión Mezclador.
Cargador frontal.
Camión cisterna.
Cargador frontal Camión mezclador
Camión Cisterna
Materiales:
Suelo:
Puede ser cualquier tipo de suelo a excepción de los suelos que
contienen materia orgánica u otro tipo de suelo que ha sido contaminado
con infiltraciones de aguas residuales u otro tipo de contaminación. Se
debe recordar que si bien existe una gama de tipos de suelos a utilizar es
indispensable hacer pruebas para saber si el tipo de suelo que utilizaremos
es el adecuado para el uso que le daremos. Generalmente el tamaño de
los agregados deben ser menores a 3/8”, pero en el caso que estamos
analizando el tamaño puede ser mayor; un factor que se considera
únicamente es que el tamaño no dañe las hélices del camión.
Cemento:
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
33
El cemento proporciona la cohesión y resistencia a los RFRC, los
cementos comúnmente utilizados en la mayoría de países son ASTM C1157
GU y ASTM C91.
Agua:
Cualquier agua libre de aceites, ácidos, álcalis o materia orgánica
puede utilizarse para la fabricación del Relleno Fluido de Resistencia
Controlada (RFRC). El contenido de agua comprende el 25% a 30% del
volumen de la mezcla.
Procedimiento:
El camión mezclador tiene una capacidad de 8 mt3, pero
considerando una capacidad de 7mt 3.
La colocación del material se realiza mediante un cargador frontal o en su
defecto con un mini cargador, se procede a cubicar la cuchara del
cargador frontal o del mini cargador 1
El volumen de un cargador frontal es de 1.0mt3
Según la dosificación a mezclar se tiene que cumplir con las siguientes
ecuaciones:
Ecuación I:
C+S= Capacidad máxima del trompo 7mt3
Ecuación II:
C/S = proporción requerida: 1:10, 1:20, etc.
Donde:
C= Cemento
S= Suelo
Si la proporción que se requiere es de 1:10 tenemos 1 Personal Técnico de Concretera Salvadoreña, Ing. Montoya
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
34
C+S = 7 mt 3 (Ecuación I)
C/S = 1/10 despejando S (suelo) en Ecuación II es:
S = 10C
Sustituimos “S” en la ecuación I:
Ecuación I: C+S= 7.0 mt3 (capacidad promedio del trompo 7.0 mt3)
Sustituyendo S (suelo) y despejando C (cemento)
C+10C = 7.0 mt3
11C = 7.0 mt3
C= 0.6363 = 0.64 mt3 de cemento a utilizar
Luego sustituimos “C” en la ecuación II: C/S=1/10 o S=10C
S=10C
S= 10(7/11)
Sustituyendo tenemos:
S = 70/11 mt3 de suelo
S = 6.36 mt3
Luego de determinar la cantidad de suelo y de cemento, se introduce el
70 al 80% del agua requerida, luego se adiciona el 50% del Suelo,
inmediatamente se agrega todo el Cemento, después se introduce el
resto del agregado y se adiciona la cantidad de agua restante.
Si se requiere una mezcla muy fluida, se adiciona mayor cantidad
de agua; sin embargo esto se hace tomando en cuenta que al adicionar
mas agua se reduce la resistencia por la relación agua/cemento (a/c) por
tanto se debe verificar si el resultado obtenido en las pruebas a
compresión que se le efectúa a la mezcla, sea la requerida o si se le deba
agregar un contenido mayor de aglutinante.
7.2 Colocación del Relleno Fluido de Resistencia Controlada
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
35
Debido a las características propias del Relleno Fluido de Resistencia
Controlada resulta fácil su colocación, se puede decir que es igual a la
colocación del concreto pre-mezclado.
Para evaluar con que tipo de herramientas o maquinaria se efectúa la
colocación del RFRC se debe saber el volumen y la distancia donde se
coloca dicha mezcla;
7.2.1 Colocación del RFRC por medio de carretillas
Carretilla
Para volúmenes pequeños basta el uso de carretillas o cubetas, se
debe considerar las distancias donde se coloca la mezcla, que no sean
demasiado lejos. Las distancia no deben exceden los 50 metros.
Al colocar la mezcla no debe depositarse de una altura mayor a un metro
para evitar la segregación y desperdicio de la mezcla.
7.2.2 Colocación del RFRC por medio de Mini Cargador.
Mini cargador
Si el volumen a colocar es grande se puede hacer uso de un mini
cargador; de antemano se debe asegurar que el lugar donde se coloca
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
36
la mezcla tenga un acceso donde el mini cargador pueda transitar sin
mayor dificultad.
Para la colocación del RFRC en zanjas altas o profundas se debe
hacer uso de canales, por lo general se utiliza laminas, la descarga de la
mezcla por este medio debe tener como máximo una altura de 1.5 mt. Si
fuese menor esa altura es mejor, esto evita la segregación y el desperdicio
del RFRC.
7.2.3 Colocación del RFRC por medio de un Camión Mezclador
Camión Mezclador
Cuando el volumen sobrepasa los 5 mt3 Las mezclas de RFRC se
transportan por lo general en camiones mezcladores. Se requiere que la
mezcla sea agitada constantemente durante el transporte y tiempo de
espera para mantener el material en suspensión.
En algunas circunstancias en que la distancia donde se coloca es
corta se puede transportar en volquetas o camión de volteo sin necesidad
de agitarse.
Dependiendo de la accesibilidad del sitio donde se coloca el RFRC
de igual manera son las herramientas de las cuales se hará uso, si la zona a
rellenar esta relativamente accesible se utiliza los canales que ya poseen
los camiones mezcladores, si las circunstancias no permiten el uso de los
canales del camión mezclador se hace una extensión de ellos por medios
de tubos de PVC prolongando la distancia a colocar; de igual manera se
puede hacer uso de bombas transportadoras de mezclas y mangueras
para lograr el acceso al sitio donde sea necesario.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
37
El uso de bombas transportadoras de mezclas es una herramienta
muy útil, se usa en la mayoría de los casos, especialmente si el espacio o
acceso para el equipo de colocación de la mezcla es limitado. Como
todo equipo, el uso de estas bombas requiere ciertas indicaciones para
optimizar el uso que se le da, indiferentemente de la longitud que se
necesite, el tubo que trasporta la mezcla (que se compones de piezas de
tuberías) debe tener una pendiente suficiente como para que la mezcla
se deposite por gravedad.
Se debe considerar que, como toda mezclas que contiene cemento
en determinado momento se solidifica si no se toman las precauciones
debidas, por tanto se debe hacer el depósito del contenido del camión
mezclador de forma dinámica o continua, previa a la descarga del RFRC
se debe lubricar la manguera o tubo, por medio de una lechada o
mortero.
7.3 Colocación del Relleno Fluido de Resistencia Controlada en diferentes
elementos
7.3.1 Colocación del Relleno Fluido de Resistencia Controlada en zanja
para tubería.
Es de mucha utilidad el uso del RFRC en este elemento ya que la
colocación de la totalidad de la tubería embebida dentro del RFRC sirve
para proteger el conducto de futuros daños. En el caso de que se excave
alrededor de la tubería, el cambio de aspecto y de material entre el RFRC
y el suelo circundante, será evidente, alertando sobre la existencia de una
tubería.
Los RFRC pueden ser diseñados para proveer una resistencia a la
erosión debajo de la tubería, esto no solo proporciona una cama sólida y
uniforme, sino que previene que el agua ingrese entre a la tubería y la
cama de material erosionando dicho soporte (Ver Fig. 7.8)
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
38
Antes de la colocación del RFRC sobre la tubería, se toma de
antemano la decisión sobre que método de colocación se utiliza, si es un
tramo de tubería considerable y se coloca la mezcla del RFRC por medio
de bombas transportadora de mezcla, se debe colocar por capas,
debido a que por ser un material fluido, la presión hidrostática podría
hacer flotar la tubería, mas aun si se aplica una cantidad considerable.
El tiempo intermedio entre una capa y otra puede oscilar de 15 a 30
minutos todo depende de las condiciones de campo como: estado del
tiempo, características del material y espesor de la capa, entre otras
condiciones.
Si el tiempo para la colocación es corto, se pueden colocar
pequeñas cargas como sacos llenos de arena para inmovilizar la tubería
mientras se endurece la mezcla y después de transcurrido cierto tiempo
retirarlos.
Un factor que no debe descartarse en la colocación del RFRC, es la
altura y la forma de colocación de la mezcla, esta debe ser inferior a 1.5
mt y colocarse de manera de no segregar la mezcla.
Fig. 7.8 Colocación del RFRC en tuberías
7.3.2 Colocación del Relleno Fluido de Resistencia Controlada para
Rellenos Estructurales.
Cuando el sitio donde se coloca el RFRC soporta la carga de una
edificación, se le llama Relleno Estructural; si el sitio a colocar la mezcla es
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
39
accesible se puede hacer directamente mediante el canal que tiene el
camión mezclador (Ver Fig. 7.9)
Si el lugar donde se deposita la mezcla es de difícil acceso o el
espacio para la maquinaria es limitado, se hace uso de bombas
transportadora, se debe colocar el camión mezclador lo mas cerca que
sea posible del lugar de colocación, entre mas corta sea la distancia que
recorre la mezcla habrá menor dificultad en la colocación, es de
importancia que la línea de bombeo debe tener un mínimo de curvas.
Por la característica fluida del Relleno Fluido de Resistencia Controlada
facilita la utilización de este medio de colocación, sin embargo se debe
tomar medidas para optimizar el uso del mismo, como lubricar el tubo
donde se transporta la mezcla por medio de lechada o mortero y cuando
son distancias considerables debe haber una buena comunicación entre
el operador de la bomba y del personal que coloca el RFRC.
Fig. 7.9 Aplicación del RFRC en Rellenos Estructurales
7.4 Control de Calidad del Relleno Fluido de Resistencia Controlada.
El RFRC siendo un material de uso en la construcción debe respaldar
el uso que se le da con un control de calidad específico estipulado en las
Normas ACI y ASTM.
El control de calidad aplicado a las mezclas de Relleno Fluido de
Resistencia Controlada (RFRC) varía de acuerdo con la experiencia previa,
aplicación, materiales utilizados en la mezcla, y nivel de calidad deseado.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
40
Un programa de control de calidad puede ser tan simple como una
inspección visual de todo el trabajo cuando se emplean mezclas
normalizadas y ensayadas y el trabajo es relativamente pequeño.
Cuando se hace una aplicación crítica, el volumen a colocar es
considerable, no se tienen registros de la mezcla a utilizar, los materiales
utilizados en la mezcla no están normalizados, o cuando la uniformidad de
la mezcla es cuestionada, es apropiado entonces efectuar ensayos de
consistencia y resistencia.
Las propiedades tanto en estado fresco como en estado
endurecido, pueden ser medidas para evaluar la consistencia y
desempeño de la mezcla.
Se sugiere que en la mayoría de proyectos donde se utilice este
material, se debe realizar un diseño de mezcla y realizar los ensayos previos
de fluidez, peso unitario, resistencia, tiempo de aplicación de carga.
Una vez realizado el programa de ensayos previos, definir que
ensayos de campo deberán realizarse.
Es responsabilidad del que realiza las especificaciones técnicas y del
productor de RFRC, determinar y cumplir con un plan de control de
calidad adecuado para la mezcla a colocar.
Los ensayos a realizar en mezclas en estado fresco, dependen de las
características de los materiales utilizados en la elaboración de la mezcla,
así como también de la consistencia requerida.
En nuestro país no hay estándares oficiales que indiquen como
medir las propiedades del RFRC, no obstante si hay algunos estándares
ASTM que lo hacen.
Algunos de esos ensayos se enuncian a continuación:
7.4.1 Prueba de Revenimiento de Mezcla de Relleno Fluido de Resistencia
Controlada (ASTM C-143)
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
41
Se realiza el ensayo de revenimiento, el cual consiste en llenar un
molde (cono de Abrams) (ver anexo Nº 4), con una muestra de Relleno
Fluido Resistencia Controlada (RFRC) y medir el asentamiento que
experimenta al quitar el molde.
La prueba del Revenimiento se realiza de la siguiente manera:
• Se toma una muestra de suelo cemento fluido
• Se llena el cono de Abrams (de 30 cm. de alto, 20 cm. de diámetro
en la base mayor y 10 cm. de diámetro en la base menor), a
diferencia de la prueba que se le realiza al concreto que se llena
con tres capas de la mezcla compactando con una varilla de
hierro; la mezcla de RFRC por su propiedad de fluidez se llena hasta
llenar el cono (no necesita varillarse) (Ver Fig. 7.10)
Fig. 7.10 Llenado del cono Abrams
• Una vez lleno, se enrasa el borde superior e inmediatamente se
levanta en forma vertical (Ver Fig. 7.11)
• Luego se mide el asentamiento del RFRC (Ver 7.12)
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
42
Fig. 7.11 Levantamiento del cono de Abrams
Fig. 7.12 Medición de Revenimiento
• Este ensayo es sugerido para medir la consistencia de mezclas de
RFRC. que contengan partículas mayores a ¾ de pulgada, y para
mezclas con una consistencia menores a 8 pulgadas.
• En mezclas muy fluidas, este método no es aplicable, ya que el
mismo material confina lateralmente el material de la zona
central, tendiendo a frenar dicha fluidez.
7.4.2 Muestreo en una Mezcla Fresca de Material de Resistencia Baja
Controlada (ASTM D5971)
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
43
Esta norma rige el muestreo de los tambores revolvedores, camiones
mezcladores y equipos agitadores (ver Anexo Nº 2).
Esta práctica deberá ser usada para proporcionar una muestra
representativa del material con el propósito de ensayar varias
propiedades. En los procedimientos usados en el muestreo será incluido el
uso de criterios que proporcionen una muestra representativa
La muestra de Relleno Fluido de Resistencia Controlada para ensayo
de resistencia a la compresión deberá tener un mínimo de 14 L (0.5 pie3).
Para otros ensayos, el tamaño compuesto deberá ser suficientemente
grande para efectuar el ensayo y asegurar una muestra representativa de
la revoltura que fue tomada.
De forma similar que en el concreto, el lapso de tiempo entre la
obtención de las porciones inicial y final de la muestra compuesta será tan
corta como sea posible y en ningún momento deberá exceder de 2
minutos.
7.4.3 Preparación y Ensayo de Especímenes Cilíndricos de RFRC (ASTM
D4832)
Este método cubre los procedimientos para la preparación, curado,
transporte y ensayo de especímenes cilíndricos para la determinación de
la resistencia a compresión. Generalmente, la resistencia a compresión en
el diseño de mezcla es considerada a los 28 días. Como control en el
campo se especifica a 7 días.
Esta práctica explica el procedimiento para obtener una muestra
representativa para ensayo en una mezcla fresca de RFRC como se
entrega en el sitio del proyecto.
Para fabricar cilindros de Suelo Cemento Fluido se realiza con
agregado grueso no mayor de 5cm; cuando la mezcla contenga
partículas de tamaño mayor que la dimensión indicada deben ser
retiradas antes del ensayo.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
44
Los moldes a utilizar para los especímenes pueden ser de varios
tamaños:
a) Tamaño estándar son cilindros con un diámetro de 15 ± 0.2cm, y con
una altura de 30 ± 0.2 cm.
b) Tamaño menores en este caso se debe conservar una relación de
altura/diámetro= 2 (relación de esbeltez).
c) Moldes cúbicos se pueden utilizar como los usados para las pruebas
a los cementos hidráulicos y a los morteros usados en mampostería.
Procedimiento a seguir para elaborar los especímenes:
1) Al molde y su base se le debe de colocar una capa de aceite
antes de usarlo, esto sirve para lubricar y facilitar el desmoldado.
2) El molde se coloca sobre una superficie horizontal, rígida y
nivelada libre de vibraciones; Los especimenes deben ser preparados en
un lugar tan cercano como sea práctico donde serán almacenados
durante los primeros cuatro días.
Mezcle completamente el RFRC en el recipiente de muestreo y mezclado.
3) Con un balde o pala, cucharones, a través de la porción central
del Receptáculo y ponga el RFRC dentro del molde cilíndrico. Repita
hasta que el molde esté lleno sin varillarse (Ver Fig. 7.13)
Fig. 7.13 Proceso de llenado de los cilindros
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
45
4) Usando una cuchara de albañil o la varilla se enrasa la superficie
del cilindro (Ver Fig. 7.14)
Fig. 7.14Enrasado de los cilindros
5) Finalmente se almacenan los cilindros en el sitio de construcción
hasta el cuarto día después de la preparación (Ver Fig. 7.15)
6) Se desmoldan al 4to día y se colocan en una superficie firme y
nivelada libre de vibración.
Los cilindros deberán ser almacenados bajo condiciones que mantengan
la temperatura inmediatamente adyacente a los cilindros en el rango de
16 a 27° C (60 a 80° F).
Después del primer día, proporcione una humedad ambiental alta,
cubriendo los cilindros con papel periódico húmedo u otro material
altamente absorbente (Ver Fig. 7.16)
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
46
Fig. 7.15Curado de los cilindros de Suelo Cemento Fluido
Fig. 7.16 Cilindros de Suelo Cemento Fluido
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
47
7.4.4 Prueba a compresión de los cilindros del Relleno Fluido de
Resistencia Controlada (ASTM C 39 / C 39M)
El ensayo de la resistencia a la compresión se realiza basándose en
la norma ASTM C-39 (ver Anexo Nº 5), los cilindros de suelo cemento fluido
se ensayan a los 28 días con el objeto de obtener la resistencia.
La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima
resistencia medida de un espécimen de cualquier mezcla a carga axial.
Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado
(Kg/cm²) a una edad de 28 días y se le designa con el símbolo f´c. Para
determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas de
especimenes de suelo cemento fluido. La resistencia del RFRC puede ser
medido por varios métodos.
Los más comunes son los ensayos de resistencia a compresión no
confinada.
Algunos métodos de ensayo de la ASTM que realizan son:
• ASTM D4832 “Preparación y Ensayo de Especímenes Cilíndricos de
RFRC” Este ensayo se usa para preparar cilindros y determinar la
resistencia a la compresión de Rellenos Fluidos endurecidos.
• ASTM D6024 “Caída de Bola en RFRC para determinar
convenientemente la Aplicación de Carga”.
Procedimiento empleado para el Ensayo de Resistencia a la Compresión:
• Se pesan los especímenes, se mide la altura y el diámetro del cilindro.
• Se coloca el bloque de carga inferior con su cara endurecida hacia
arriba sobre la placa de la maquina de ensayo (Ver Fig. 7.17)
• Cuidadosamente alinear el eje del espécimen con el centro del
cabezal del bloque con asiento esférico
• Aplicar la carga continuamente y sin golpe a una razón constante de
tal forma que el cilindro no falle en menos de 2 min. No hacer ajustes en
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
48
los controles de la maquina de ensayo cuando un espécimen está
cediendo rápidamente antes del la falla.
• Aplicar la carga hasta que el espécimen falle y luego se registra la
carga máxima expresada en kg/cm² (Ver Fig. 7.18)
Fig. 7.17 Maquina empleada para ruptura de cilindros probados a
compresión.
Fig. 7.18 Fallas de las Probetas de Suelo Cemento Fluido
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
49
Capitulo 8
Conclusiones y Recomendaciones 8.1 Conclusiones
EL RFRC es un material que puede alcanzar resistencias requeridas en la
construcción, además de las ventajas evidentes de no requerir maquinaria
de compactación alrededor de las alcantarillas y otras Obras de Arte.
La principal diferencia del Suelo Cemento Fluido con el suelo cemento
compactado tradicional es que el Suelo Cemento Compactado se
coloca como suelo y posteriormente se comporta como concreto y
necesita compactación y curado, mientras que el Suelo Cemento Fluido
se coloca como concreto fluido y se comporta posteriormente como suelo
(excavable) sin necesidad de compactación y curado.
El Relleno Fluido de Resistencia Controlad es una buena alternativa con
gran versatilidad en sus propiedades técnicas y constructivas que deben
aprovecharse por diseñadores y constructores.
El RFRC es un material practico, sin embargo hay ocasiones que se
requiere de un producto con características que el RFRC no posee, por
tanto se debe investigar que producto suple dicho requerimiento y darle el
uso efectivo a ese material.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
50
8.2 Recomendaciones
• La mezcla no se debe vibrar durante o después de sus colocación para
evitar la segregación ya que por ser fluido no es necesario
• No se debe mezclar el Relleno Fluido de Resistencia Controlada con
materiales diferentes a los considerados en su mezcla inicial para no
alterar el diseño
• No es recomendable hacer uso suelos arcillosos para la elaboración del
RFRC, debido a que este tipo de suelos presenta una serie de
problemas durante el proceso de mezclado como mezclas pegajosas,
mayor demanda de agua, se requiere mayor cantidad de tiempo al
mezclarlo entre otros; como lo indica el ACI 229-R “Materiales de
Resistencia Baja Controlada”
• Al hacer uso del RFRC no debe estandarizarse la aplicación que se le
da debido a la variedad de propiedades de cada suelo a utilizar
• La colocación del RFRC alrededor y por debajo de tanques , tuberías o
grandes contenedores puede provocar que estos elementos floten o se
levanten por ello deberán tomarse las medidas necesarias para que
esto no ocurra colocando elementos de carga como: sacos de arena
u otro tipo de carga que sean útil
• El RFRC mientras este en estado fresco es un material pesado, y durante
el vaciado ejercerá una elevada presión contra los encofrados, diques
o muros que lo contengan por tanto se debe anclar bien los elementos
de encofrados para evitar el vuelco de estos elementos
• Se recomienda que el mezclado en obra del RFRC se realice en
concreteras, ya que se obtienen mezclas más homogéneas
• Cuando se utiliza el material existente, es necesario antes de hacer una
dosificación y mezcla con determinada proporción se debe hacer un
muestreo para saber como trabaja esa mezcla con la dosificación que
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
51
se eligió , si el resultado es el requerido se hará uso de esa dosificación,
si no es así se hace el ajuste necesario
• Si el trabajo que se realiza en una zanja no se a terminado al final del
día, por razones de seguridad se debe dejar señalizado o
acordonando para evitar una tragedia.
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
52
Glosario
Conceptos:
Autocompactable: Característica que presentan algunos materiales de
acomodarse sin la necesidad de un agente externo.
Banco de Préstamo: Se le llama banco de préstamo al sitio o lugar del cual
se extrae material selecto.
Desmoldado: Proceso de remover los especimenes de los moldes
confinantes en los cuales fueron colocados.
Dosificación: Acción en la cual se determina la cantidad necesaria de
materiales a utilizar para la elaboración de una mezcla.
Durabilidad: Es la facultad del suelo para resistir los agentes destructivos
con los cuales ha de estar en contacto.
Edad de Prueba: Fecha destinada al ensayo de los especimenes para la
determinación de la calidad de una mezcla.
Estabilización de Suelos: Llamamos estabilización de un suelo al proceso
mediante el cual se someten los suelos naturales a cierta manipulación o
tratamiento de modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades,
obteniéndose un firme estable, capaz de soportar los efectos del tránsito y
las condiciones de clima más severas.
Se dice que es la corrección de una deficiencia para darle una mayor
resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad. Las formas de lograrlo
son las siguientes:
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
53
a) Mecánicos: (compactación, vibración, etc.)
b) Granulométricos: (adición de material fino o grueso)
c) Químico: (adición de sales, cemento, etc.)
d) Mixtos: (combinación de dos métodos o más)
Fraguado: Cuando el cemento y el agua entran en contacto, se inicia una
reacción química exotérmica que determina el endurecimiento de la
mezcla. Dentro del proceso general de endurecimiento se presenta un
estado en que la mezcla pierde apreciablemente su plasticidad y se
vuelve difícil de manejar; tal estado corresponde al fraguado inicial de la
mezcla. A medida que se produce el endurecimiento normal de la mezcla
se presenta un nuevo estado en el cual la consistencia ha alcanzado un
valor muy apreciable; este estado se denomina fraguado final.
Resistencia: Capacidad que posee un material de soportar las cargas a
las cuales se someterá al ser puesta en servicio.
Revenimiento: Consiste en llenar un molde (cono de Abrams), con una
muestra de mezcla y medir el asentamiento que experimenta al quitar
dicho moldes.
Mediante el ensayo del cono de Abrams la norma ACI 229 clasifica tres
tipos de RFRC:
• De baja fluidez (menor de 6 pulg.),
• De fluidez normal (de 6 pulg. a 8 pulg.)
• De alta fluidez (mayor de 8 pulg.)
Suelo: Es el resultado de la desintegración y/o descomposición de las
rocas, por procesos físicos y químicos que pueden acumularse en el lugar
Manual de Elaboración, Colocación y Control de Calidad del Suelo Cemento Fluido
54
de origen o ser transportados y depositados en otro sitio, su composición la
constituyen básicamente partículas sólidas, liquidas y gases.
Trabajabilidad: Una mezcla trabajable es la que se esparce fácilmente en
la unidad donde se esta aplicando y se coloca de manera sencilla. La
trabajabilidad es también una medida de la consistencia depende de un
número de propiedades interrelacionadas estas son retención de agua,
tiempo de colocación, peso adhesión, consistencia y permeabilidad.
