concreto rodillado ccr tesis m selaya

5/17/2018 Concreto Rodillado CCR Tesis M Selaya - slidepdf.com

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agregados. agua y aditivos.

3.2.1 MATERIALES AGlUTINANTES (CEMENTANTES)

EI tipo y la cantidad de cementa 0 cementa mas puzolana requerido en las mezclas

de CCR dependen del volumen de la estructura, las propiedades requeridas par esta y

las condiciones de exposicion. La mayoria de presas de CCR son suficientemente

grandes para requerir consideraciones acerca del calor de hidrataci6n del material

._ _ cementante .

3.2.1.1 Cemento

"

" EI CCR puede ser elaborado de cualquiera de los tipos basicos de cementa Portland.

Para las aplicaciones en masa, son utlles los cementos que tienen como caracteristica

la baja generacion de calor de hidrataclon, comparado con el tipo I de ASTM C 150.

Estos incluyen el tipo II (moderado calor de hidratacicn) y el tipo V (resistencia a los

sulfatos) de ASTM C 150;. el tipo IP (cemento Portian'drrri'ias .pLiz6I'a·riaty el tipo IS

(eer1ientd_l~ortlC!D.9_;-c_o'1.p~_corla:q.~_qltohornoJ de AS:r.;M.G 595' . EI desarrollo de la

resistencia para estos cementos generalmente es mas bajo que para el tipo I a edades

tempranas, pero producen final mente resistencias mas altas.

La generaci6n de calor debido a ta hidrataclon del cementa es tipicamente controlada

por el uso de cementos con bajo calor de hrdratacicn, el usa de menos cemento, 0

reemplazando una porcicn de cemento par plJzolana"o por una combinaci6n de estas.

La seleccion del tipo de cementa debe considerar la economia en la obtencion de este,

Para proyectos de pequerio y mediano tarnario, puede no ser de eficaz costo

especificar un especial cementa de bajo calor, el cual no esta disponible localmente.

Debido a la alta capacidad de producci6n del CeR, puede ser requerida una especial

atenci6n para asegurar un suministro continuo de ce~ento al proyecto.

3.2.1.2 Puzolanas

Son sustancias naturaleso 'artifidales, que reducidas a polvo y _am~s_ada.scon cal,

proporcionan a esta propiedades aglutiriantes. La seleccicn de puzolana apropiada

para el CCR debe basarse en conformidad can la norma ASTM C 618 U otra norma

aplicable, en su casto y dispanibilidad. En casi todos los proyectos de CCR en los que

se ha utilizado puzolana, se ha usado ceniza fioa clase F, debido principalmente al

efecto de sus partfculas esfericas sobre la manuabilidad y compactibilidad.

El uso de puzolana en la mezcla CCR puede servir a los siguientes prop6sitos:

DISEi'JO DE MEZCLAS DE CONCRETO COlvlPACTADO CON RODILLO UTIUZANDO CONCEPTOS DE COlvlPACTACION DE SUELOS 12

ing" Miriam Rosenn» Escsleye Aovincut«



2. Como reempiazo parcial de! cementa para reducir costas.

3. Como un aditivo para aumento de finos y mejorar la manuabilidad aJ dosificar

mezclas con volurnenes minimos de pasta.

Las mezclas de CCR con alto contenido de material cementante a menudo usan

grandes cantidades de puzolana para reemplazar el cementa y de este modo reducir

el aumento de la temperatura interna que podrla ser generada, y consecuentemente

reducir los esfuerzes termales. EI indice de cementa reemplazado puede varlar de 0 a

80 % de la masa. "!

En rnezclas CCR que tienen un bajo contenldo de cementa, las puzolanas han side

usadas para asegurar una adecuada cantidad de pasta para rellenar los vaclos y

cubrir Jasparticulas de los agregados. Una de Jasprincipales funciones de la puzolana

o cualquier otro material fino apropiado es la de ocupar espacio que de otra forma

seria ocupado por el cemento 0 el agua. Ocupar este espacio con agua obviamente

dara como resultado una reducci6n en la resistencia del CCR.

Para presas CCR de gran volumen, la puzolana es invariablemente almacenada,

pesada e introducida dentro de la mezcla 'como un material separado. Para psquenos

proyectos donde se desea usar la puzolana, puede tener un costo mas efectivo usar

cementa puzolanico premezclado, que almacenar, ensayar y manipular

separadamente puzolana y cemento.

3.2.2 AGREGADOS

La calldad del agregado y la granulometria son factores que influyen en el producto

final del CCR. Entre los disenadores de mezclas CCR, han surgido ligeras diferencias

en la selecci6n del tamario maximo del agregado (TMA), la proporci6n de arena en la

mezcla y el porcentaje de fines que pasa la malla N° 200 (0,75 mm).

;; .La segregaci6n del agregado grueso en el fonda de 'las capas del CCR ha lIevado a

decidir la reducci6n del TMA en algunos casas 0 el incremento de la proporci6n de

arena en la rnezcla en otros. La rnayorla de las mezclas con aproxnnaclona suelos

tienen un mayor porcentaje de ftnos, comparade con eJ contenido en las mezclas

convencionales de· concreto: 8i los finos son no plasticos, rellenan los vaclos en el

agregado, conducen a un decrecimiento de la demanda de agua y mejoran la

compactaclon.

OISENO CE: MEZCLAS DE: CONCRETO COMPACTADO CON RODfLLO UTfLiZANDO CONCEPTOS DE COMPACTACI6N DE SUELOS 13Ing. NJin'am Rosanna Escalaya Advincula



II

3 .2 .2 .,1 C .a J id Clc l

La calidad requerida de los agregados depende de las propiedades deseadas del

CCR, principalmerrte de su resistencia. Para un CCR de a'ta resistencia, 5S necesaric

un agregado de alta calldad. Los ensayos estandar para determinar la calidad y

caracteristicas de los agregados son mostrados en eJ Cuadra N° 3.2. En las fases

iniciales del prayecto de diserio, se requieren datos referentes a granulometria y una

manera de determinar la calidad del agregado. Experiencias pasadas con la fuente del

agregado provee una indicaci6n de su calidad.

Para el CCR que no estara sometido a grandes esfuerzos 0 a condiciones de

congelamiento y deshielo cuando se encuentre en estado fresco, se pueden usar

agregados de baja calidad. Esto se aplica principalmente al CCR que se colocara en el

interior de la presa.

Los agregados adecuados para un CCR pueden provenir de variadas fuentes, pero se

debe investigar primero el material cercano al sitio donde se ubicara la presa.

Cuadro N° 3.2 Caracteristicas y ensayos para agregados utilizados en presas de CCR

Denominaci6n

de ensayo

(U.S.)

Nombre del ensayoaracteristicas Importancia

Granulometria Consistencia, economia en . ASTM C 136la cornpactac ion

Anallsls por tamizado de agregadogrueso y fino.

Materiales mas fines que la rnalla N° 200

en agregados minerales por lavado.ASTM C 117

Resistencia a la abrasion Calidad del agregado, ASTM C 131res ls tenc ia de la cobertura

de superflcle

Resistencia a la degradacion de

agregado grueso pequefio par abrasion e

impacto en la Maquina de los Angeles.

Resistencia a la degradacion de

agregado grueso grande por abrasion e

lmpacto en la Maqulna de los Angeles.

Examinacfon petroqraftca de agregado

para concreto.

ASTM C 535

ASTM C 295

"aleulo del

especitica - rnezclasdlsefio de

ASTMC1~

Gravedad especifica y absorci6n del

agregado grueso.

Gravedad especitica y absorci6n del

agregado fino.

Gravedad

absorci6n ASTM C 128

Peso unitario Bulk 0 Calculo del diseiio de ASTM C 29 Peso unitario y vaclos en el agregado.

censlcad mezclas

Resistencia a los sulfatos Inalterabilidad en contra del

desgaste y ataque qulmicoASTM C 88 Inalterabilidad del agregado por medio de

sul fate de sodio 0 sulfato de magnesio.

ASTM C 40Impurezas orqanlcas en el agregado fino

para concreto.

Impurezas organicas Ganar rsslstencla

D/SENQ DE MEZCi.AS DE CONCRETO COMPACTADO CONRODILLO UTIL/ZANDO CONCE:PTOSDE COMPACTAC/ON DE SUELDS

Ing. Miriam Rosanna Escalaya Ad'lincula

14

- _ .. ._-_ .._------------------------_._--------------



r.

;

i

3..2.2.2Granu! ornetria

La granulometrfa y las proporciones usadas de agregado grueso y fino (rnenor que

4,75 mm) tienen lin importante efecto an las propiedadas de: CCR

Las diferencias entre las filosofias de diserio de mezcJas han producido diferentestendencias con respecto a los agregados especificados para ef CCR. Esto se da

principalmente en el tarnario maximo del agregado (TMA), el porcentaje deseado de

arena y fines separados y procesados en un nurnero de tamices, y entonces

combinados para producir la granulometria deseada," ~-.:

Debido a que el objetivo de las rnezclas con aproximaci6n a concreto es el de rellenar

todos los vacios de los agregados can pasta, un agregado bien graduado dlsefiado

para producir un minima de vados es mas importante para estas mezclas que para las

mezclas con aproximaci6n a suefos. Para muchas de elias, el objetivo ha side el uso

de una granulometria aceptable que de como resultado un menor costo global del

CCR.

Para mezcJas CCR con aproxlrnaclon a concreto, los requerimientos para los

agregados son muy similares a los exiqidos para masas convencionales de concreto.

EI tarnario maximo de agregado cornunmente usado es de 3 pulg (75 a 80 rnrn),

aunque se han usado tarnarios maxlrnos de 6 pulg y 2 pulg. Los porcentajes de arena

han variado generalrnente entre 30 a 35 % del agregado total. EI porcentaje de finosque pasa el tamiz N° 200 ha sido usualmente limitado al 3 % del total del peso del

agregado, especialmente si un alto porcentaje de puzofana es usado en la mezcla.

Las mezclas con aproximaclon a suelos, especificadas para muchas de Jasprirneras

presas de CCR, requirieron un agregado de tarnafio maximo de 3 pulg (75 mm) y 30 a

35 % de arena. Sin embargo, con estas mezclas de consistencia seca, hay una gran

tendencia que las particuJas mas grandes segreguen durante el transporte, la

coJocaci6n y el extendido. La segregaci6n puede ser reducida por la dlsrninucion del: : ;

tarnafio maximo del agregado y par el incremento del porcentaje de arena, par tal

motivo hay una tendencia hacia un tarnario maximo de 2 pulg y porcentajes de arena

en el rango de 35 a 40 %.

Muchas mezclas con aproxirnacion a suelos han usado una soJa cornbinaci6n de

granulometria de agregados, desde ef tarnafio maximo del agregado al menor que

pasa eJtarniz N° 200. Dos de estas fajas continuas de granulornetria de agregados

son mostradas en la Figura N° 3.2. La forma de las fajas son sirnilares, aunque los

Jimites permisibles para cada uno de los tamanos de tamiz, para el vertedero de la

D/SEND DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CON ROD/LLO UT/L1ZANDO CONCEPTOS DE COMPACTACiON DE SUELOS

Ingc Mir iam Rosanna £scalaya Advincu la

15

--_ .. ._-_ ..-----------------------------------------------__----------------------------



presa Stacy con TMP. de 2 pdg, son lig·srament.e mas abiertos que ~a fa]a

granulometrica que se us6 en la presa Galesville con TMA de 3 pulg.

CUf'\r~ Gr.:lnulomo:rfc:iiiII

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I i l l L W --I I 1 I1 I1 1 I I 1 1 1 1 I I I I I 1 1 1

Especifrcaci6n

Tarn iz % que pasa4 pulg 1003 pulg 98·1002 pulg 86 - 961 Y.pulg 72 - 921 pulg 56 -68

0 /. pulg 49 - 593/8 pulg 38·48N°4 30 - 40N°S 23 - 33W16 18·28N°30 13 - 23NDSO 10 - 18ND100 7 -14N"200 1,5 - 10

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Especificaci6n

Tarn lz % que pasa

2 y. pulg 1002pulg 95 -1003/4 pulg 60 - 853/ S pulg 42- 54N°4 30 - 42N°8 23 - 35N"30 10 - 21N°200 4 ·12

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0.1-00 I.'"Dldm DUo ue tae Par tJeu l.a5

10.000 mo.cce

(b)

Figura N° 3.2 Fajas granulometricas de agregados utilizado en dos presas de CCR (a) Presa

Galesville, (b) Presa Stacy {Oberholzer, 1985; Lemons. 1988}

La cantidad y tipo de fin os menores del tamiz N° 200 permitidos han variado

considerablemente. Este ha fluctuado desde 0 a 3 % del total de agregado para

algunas rnezclas con aproximaci6n a concreto y c J r 8 a 16 % para mezclas con

aproximacion a suelos. En muchos casas el agregado no lavado es apropiado para

CCR.

Choi y Groom, 2001, han propuesto la faja granulometrica mostrada en la Figura N°

3.3, especialmente para proyectos de tarnafio pequefio a mediano con aproximaci6n a

suelos. Se propone un tamario maximo de agregado de 1,5 pulg que ayudara a

minimizar los problemas de segregaci6n durante el mezclado, transporte, descargue y

extendido del CCR durante la construcci6n. EI 5 a 10 % de finos provee los materiales

finos optimos para una matriz compactada densamente (y ultlrnamente mayorreslstencia) y provee la cantidad 6ptima de pasta para mejorar la trabajabilidad.

D IS lE fJ O D E M EZ CLA S D E C ON CR ET O C OM PA CT AD O C ON R OD IL LO U TiL tZ AN DO C ON CE PT OS D E C OM PA CT A C IO N D E SUELOS 16Ing. Miriam Rosanna Escalaya Advincula

- _ .. ._-_ .._------------------------_._--------------



r1

Las rnezclas de CCR hechas con U;"J8 8XC8Sivfi cantidac de nnes de arciilas ;;80

mostrado una gran demanda de agua debido a la actividad de Ia superficie de ios

minerales de arcilla. El incremento del contenido de agua causa la produccion de una

mezc1apegajosa que es dificii de mezcJar Y cornpactar, de igual modo aumenta la

contraccion en el CCR y produce un gran potencial de agrietamiento y reduccion de

resistencia. Los fines deben ser no plasticos (IP<5) 0 tener un bajo indice de

plasticidad y deben ser perrnitidos hasta el punta que rellenen los vades para reducir

los requerimientos de agua y mejorar la compactibilidad.

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100

90

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Figura N° 3.3 Faja granulometrica propuesta por Choi y Groom (2001) para proyectos

pequerios a medianos con aproximaci6n a suelos

3.2.3 AGUA

El unlco requerimiento para el agua en rnezclas de CCR es que esta debe estar libre

de una excesiva cantidad de alcalis, acidos 0 material orqanico que pueden inhibir la

adecuada ganancia de resistencia. La mayorla de las mezclas de CCR requieren de

89 a 119 Kg de agua par m3 para agregados de tamafto maximo mayor que 2 pulg ( 50. . ; ;

rnm). .

3.2.4 ADITIVOS

Los aditivos han sido efectivos en mezclas CCR que contienen suficiente agua para

proveer una pasta mas fJuida.Los adltivos reductores de agua y los aditivos reductores

de agua y ratardadores de fragua son los mas comunmente usados. Los aditivos

reductores de aqua, usados en muy grandes dosiflcaciones, han demostrado reducir la

demanda de agua, incrementar la resistencia, retardar el fraguado y premover la

D/SENO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CONROD/LLO UTiL/ZANDO CONCEPTOSDE CDMPACTAC/ON DE SUELDS 17Ing Miriam Rosanna Escalaya Aovincuis

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- _ .. ._-_ .._-----------------------------------------------



an al tamanc maxlrr:c nominal de! agrsgado y modificada par e! tlemoo VeSe deseado.

EI contenido de agragado fino es recomendado como un porcentaje del volumen total

del agregado y esta basado en el tarnario maximo nominal y en la naturaleza del

agregado grueso. Una vez que el volumen de cada ingrediente es calculado, se puede

realizar una comparaci6n del contenido de mortero para valores recamendados, con lafinalidad de verificar las proporciones. Este metoda tamblen provee varios aspectos

peculiares, incluyendo una combinaci6n ideal de la granulometria de agregado grueso

y fino, incorporando Ifmites con un mayor porcentaje de fines que los permitidos por

ASTM C 33. Debido a que el diseno de resistencia para muchas presas CCR se basa

en 1 ano, se pueden estimar las resistencias de los 90 6 180 dias usando las Figuras

N° 3.10 (a) y (b).

55.2 55.2

48.3

41.441.4

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.. . ". . . . " /

. .>:.~•.:~••~ .~ ;:. ~ • t DIAS

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34.5 -34.5

27.6

59

27.8

. .., '.

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'\ ''',SOIAS ••••••••

<, ,~ .

1 CIAS ........_ "<.0..... '< ~ ,•••

. . . . . "~-.- - . - - : : _ - : : : : : ; ~ -= - . - ; - -

20.50,5

13.6 13.8

5.9 6.9

29719 237 356780.30 0.70 0.90 1.10 1.30.50

R E lJ Ir ,C IO N AGUA -C EM ENTANT E . W l (C o iP ) co HTgNlPO EQUiVALENTE DECEMENTO Kg/m~

NOTA. ESTA$ .cURVAS :ESfAN 8ASADAS iEN i i I . . USO DETMA3 PIJLG . {7!5rtnl}

C ON .J O A 04 0 ' i l l . D E C EN IZ A 'VOlATIL P OR V OI.U IA EN D E M AT ER iA l

CEI rdENTANTE"

NOTA~ ESTAS CUf lVAS E;i $TAN SASADAS EN El usa D;EiTIoIA J PULG-c (15 111m )

CON JD I-, .to % DE CENIZA VOLATj[ ,_ POR VOLUMEN DE MAtERIAL

CEMEN"T~NTE

(a) (b)

Figura N° 3.10 (a) Resistencia a la compresi6n vs agua/cemento, (b) Contenido equivalente

de cemento vs resistencia a la cornpreslon (U.S. Army CQrps of Engineers, 1992)

~

3.4.2 METODOS DE PROPORCION DE MEZClAS CON APROXIMACrON A SUELOS

Dentro de esta aproximaci6n encontramos dos rnetodos. Estos rnetodos inician el

dlserio con la granulometria deseada de agregados y conlleva la preparaci6n de

cilindros con varios contenidos de cemento para determinar la resistencia u otras

propiedades. Las diferencias entre los dos rnetodos se centran en como la humedad 0

contenido de agua para Ia mezcla es determinada y el metodo de preparaci6n de

especimenes en las pruebas de laboratorio.

DJSENO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO UTILIZANDO CONCEPTOS DE COMPACTACIDN DE SUELOS

Ing. Miriam Rosanna Escalaya Advincula31

--------------------------------------------------.------------------------------



3.4.2.1 EJM etodo de CCR Pobre

Este metodo se inicia can una granulometri8 de agregados fija, varies contenidos de

cementa 'j la cornparacion de resultados, principalrneote de 1 8 resistericia a la

cornpreslon, con los requerimientos del proyecto.

La faja continua de granulometria de agregades de la presa Galesville, mestrada en la

Figura N° 3.2 (a) es tipica de este metodo.

La cantidad de agua usada para las mezclas de prueba en laboratorio es determinada

por la observaci6n de la consistencia de las mezclas con diverses cO~ltenidos de agua,

teniendo en cuenta las experiencias del pasado. EI contenido de agua es establecido

entre un punto del lade seco, donde los vaclos no son muy visibles en los lados del

cilindro de laboratorio y en un lade hurnedo, antes que la rnezcla tenga un aspecto

pegajoso.

Con la granulometria del agregado y el contenido de agua tijos, se preparan cilindros

en el laboratorio con contenidos variables de cemento, utilizando un apisonador de

pole neurnatico. La mayoria de las mezclas que se han obtenido con este metodo han

variado desde 100 a 175 Ib de cemento p~r yarda cubica (60 a 104 Kg/m3), con

excepcion de las mezclas especiales.

Si se desea usar puzolana, se preparara otro conjunto de especimenes usando un

porcentaje establecido de puzolana con respecto al total del contenido de material

cementante, este porcentaje usualrnente varia de 25 a 50 %. Tipicamente, el

programa de disefio de mezclas de laboratorio consiste de dos ciJindros preparados

para ensayar en 3, 7, 14, 28, 90, 180 Y 365 dias. Si no se cuenta con el tiempo

suficiente para obtener resultados en las edades mas tardias, la resistencia a la

cornpreslon puede ser estimada basada en la forma de la curva de las edades

tempranas, en los resultados de los ensayos de proyectos anteriores usanda el mismo

metodo 0 por rnetcdos de ensayo acelerados. De esta manera, el programa de diseflo

de mezclas proporciona una familia de curvas q~e indican los efectos de varios

contenidos de material cementante en la resistencia a la compresi6n a varias edades.

EI contenido de cementa puede ser seleccionado para satisfacer los requerimientos

del proyecto teniendo en consideraci6n los tactores de seguridad y coeficientes de

variaci6n. Una vez que el contenido de cementa es seleccionado, pueden realizarse

ensayos adlcionales variando eJtipo de agregado 0 la granulometria, especiaJmente el

porcentaje de fines que pasa el tamiz N° 200.

DISENO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO UTILIZANDO CONCEPTQS DE COMPACTACI6N DE SUELOS 32Ing. Miriam Rosanna Escalaya Advincula



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cernento. La resistencla a l8 ccmpresion 58 incrementa con eJtiempe y el contenido de

material cementante en la mezcla.

Las mezclas CCR con bajo contenido de material eementante pueden no alcanzar los

niveles de resistencia requerida si los vacios entre los agregados no son rellenados

completamente. Para estas mezclas la adicion de finos no plasticos 0 polvos de raea

ha side beneficioso en el relleno de vaclos, de esta manera se incrementa la densidad

y la resistencia. Se ha demostrado que el usa de finos plasticos (arcillas) en mezcias

de CCR afecta desfavorablemente la resistencia y trabajabilidad, y por consiguiente no

es recomendado.

Resistencias tlpicas a la cornpresion del CCR son dadas en el Cuadra N° 3.5.

Cuadra N° 3.5 Resistencia ala compreslon de algunas presas de CCR - construccloncontrolada con cilindros (ACI 207.SR-99)

Cemento P u z o l s n a T M AMetodode Resisteneiaa la eompresicin,Kg/em 2, a [aedad de

Presa/proyeeto(Kg/ml) (Kg/ml)

al epulg

fabricaei6n

de eilindros 7 dias 28 dias 90 dias 180 dias 360dias

Camp Dyer 82 81 0,55 1,5 VB 61.9 103,4 - - 258,7

ConcepcJon 90°

1,03 3 PT 40,8 56,2 77,3 89,3 -Galesville 53 51 1,09 3 PT 21,1 40,8 71,7 - 113,9

65 68 0,84 3 PT 29,5 57,7 96,3 - -

Middle Fork 66

°

1,43 3 PT - 89,3 116,0 - -

Santa Cruz 76 75 0,67 2 VB 76,6 191,9 226,4 - 310,8

Stacy Spillway 125 62 0.82 1,5 MP - 184,2 218,0 - -

Stagecoach 71 77 0,93 2 PT 15,1 24,6 - 69,3 87,9

Upper Stillwater 79 173 0,37 2 VB 109,7 180,7 253,1 393,0 490,7

94 207 0,30 2 VB 143,4 240,5 295,3 388,8 519,6

79 173 0,39 2 VB 75,9 128,7 182,8 - 450,0

93 206 0,33 2 VB 94,2 156,8 218,7 - 474,6

Urugua-I 60°

1,67 3 PT - 65,4 82,3 - 97,7

Wil low Creek 104°

1,06 3 PT 70,3 130,1 186,3 - 265,8

104 47 0,73 3 PT 80,9 144,8 278,4 - 291,8

47 19 1,61 3 PT 4 , £ , 8 82,3 121,6 - 184,2

187 80 0,41 1,5 PT 142,7 239,8 314,3 - 407,1

.. ..Nota: Metoda de fabricacion de cilindros: VB = Vebe (ASTM C 1176); MP = Proctor Modlflcado (ASTM 01557); y PT = MartilJoNeumatico.

La rnezclas CCR can un bajo contenido de pasta pueden alcanzar resistencias a la

compresion de 50 a150 Kg/cm2, las de contenido de pasta medio de 110 a 210 K g/ cm 2

y las mezcias con alto contenido de pasta alcanzaran resistencias de 175 a 315

Kg/cm2. Las Figuras N° 3.11 (a) y (b) muestran una familia de curvas de resistencia a

la compresion desarrolladas para diferentes agregados, usando el metoda de maxima

densidad para la proporcion de mezclas.

D/SEND DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CON ROD/LLD UTlLJZANDO CONCEPTOS DE COMPACTAC/6N DE SUELOS 36Ing. Miriam Rosanna Esca laya Advincula



34.5 ,....----------------,/' 1aoo

27.6 .. -, - ,~~' ' . ~'~

30 59 119 148 1185

CEMENTO kg/m' CEMENTO kg/m'

(a) (b)

Figura N° 3.11 (a) Curvas de resistencia CCR que pueden ser desarrolladas con varias

proporclones de cementa para agregados de buena calidad. (b) Curvas de resistencia CCR

desarrolladas con agregados de menor caUdad. (ACI 207.5R~99)

3.5.2.2 Resistencia a la Tension

La resistencia a la tensi6n del CCR es requerida para prop6sitos de diserio, incluyendo

el analisis de cargas dinarnicas y el analisis termico,

La relaci6n de la resistencia a la tensi6n y Ia resistencia a la compresion en el CCR

varia dependiendo de Ia calidad del agregado, edad, contenido de cemento y

resistencia. La resistencia a la tensi6n del CCR esta en el orden del 10% al 15% de la

resistencia a la compresion.

3.5.2.3 Resistencia al Corte

La resistencia al corte es una de las mas importantes propiedades del CCR

endurecido para presas y es generalmente determinada usando la ecuacion de

Coulomb:

S =: C + c tane

Donde:

S =: resistencia al corte, Mpa (psi)

c =: cohesion, Mpa (psi)

c =: esfuerzo normal 0 de confinamiento, Mpa (psi)

< j> =: anqulo de fricci6n, grados

La cohesion c es tambien lIamada esfuerzo de adhesion, mientras que c tano define la

resistencia a la fried on de deslizamiento. EI rnetodo usual para obtener los datos de

cohesion y el anqulo de friccion es el ensayo de corte directo, usando varias cargas

normales.

D/SENO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CON ROD/LLO UT/LiZANOO CONCEPTOS DE COMPACTACI6N DE SUELOS 37Ing. Mir iam Rosanna Esca/aya Advincu la

-----------------------------..--------------------------



cootenido de ague de es" ie ,

3.5.6.2 Cambio de Volumen Autogeno

EIcambio de volumen aut6geno, comunmente !lamado "contracci6n aut6gena" es una

disminuci6n en el volumen del concreto debido a la hidrataci6n de los materiales

cementantes dentro del concreto, ganando 0 perdiendo humedad. Este tipo de cambio

de volumen ocurre en el interior de una gran masa de concreto y puede ser un factor

significante. Esta principalmente relacionado a Jaspropiedades de JosmateriaJes, Jas

proporciones en la mezcla y especialmente aJtipo de agregado. .t

Las mezclas CCR con un factor bajo de cemento tienden a ser mas estabJes. EJefecto

de esta propiedad puede generaJmente ser ignorado para estructuras pequerias y de

menor lonqitud.

3.5.7 PERMEABIUDAD

La permeabilidad del CCR depende principalmente de los vaclos en fa masa

compactada junto con la porosidad de la matriz del mortero, y por 1 0 tanto, esta casi

totalmente controlada por la proporci6n de mezcla, ef rnetodo de colocaci6n y el grado

de compactaci6n.

EJCCR sera reJativamente impermeable cuando la mezcla contenga suficiente pasta,mortero y una adecuada distribuci6n de las particulas finas que minimicen el sistema

de vaclos de aire, que eviten la ocurrencia de la segregaci6n del agregado grueso y se

obtenga una compJeta compactacion.

En general, una masa de CCR sin fisuras, preparada can agregado convencional

limpio, con suficiente pasta 0 una mezcla muy pobre con una granulometria de

agregados controlada y con suficientes finos, debera tener vaJores de permeabilidad

similares al de los concretos normales.

La propiedad que causa mayores preocupaciones a los diseriadores de presas de

CCR es la permeabiJidad en sitio, siendo las juntas entre las capas la principal causa

de Jadificultad. Sin embargo se ha demostrado que es posible obtener un monolitismo

efectivo y estructuras impermeables, cuando el CCR se coloca en capas y se presta

especial atencion al tratamiento entre juntas.

Se ha sugerido que la impermeabilidad del CCR puede estar directamente relacionada

a su contenido de material cementante. Este heche es especiaJmente aplicable a las

mezclas CCR que conforman la aproximaci6n a concreto donde la pasta excede a los

vaclos en el agregado. Por 1 0 tanto, los mayores contenidos de material cementante

D/SENO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CONROD/LLO UTlLlZANDO CONCEPTOS DE COMPACTAC/ON DE SUELOS 42Ing. Mir iam Rosanna Escalaya Advincu la

--_ .. . - ..-----------------------------------------------_-----------------------------



producen una pasta mas impermeable. Para mezclas con aproxirnacion a suelos, 58

puede alcanzar una mayor impermeabilidad con una cornoinacion del lr.cramento de!

contenido de cementante, mayor cornpactacion y suficiente cantidad de finos en un

agregado bien graduado, todo ello con la finalidad de reducir los vaclos en el material,

Las mezclas CCR mejoradas con un coeficiente de permeabilidad similar al de los

concretos normales son mas adecuadas para la construccion de presas de gravedad 0

presas de arco de gran altura. EI empleo de un alto porcentaje de finos (que no sean

cemento), filler 0 material puzolanico en una mezcla CCR, contribuye a su baja

permeabilidad, sin incrementar las posibilidades de agrietamiento termico.

EI coeficiente de permeabilidad de las juntas de construccion del CCR ensayadas

tiene valores desde 1x10-9 a 1x10-11 cm/s, comparables con los del concreto normal.

3.5.8 DURABILIDAD

La durabilidad del CCR es especialmente importante si el material es expuesto al

tiempo 0 a fuerzas hldraulicas severas. EI CCR, como el concreto en masa

convencional, esta sujeto a un potencial deterioro debido a los efectos de

abrasion/erosion, congelamiento/deshielo y otros factores como reaccion alcali /sflice y

ataque a los sulfates.

3.5.8.1 Resistencia a la Abrasion y Erosion

La resistencia a la erosion del CCR es proporcional a su resistencia a la compresion y

a la abrasion de los agregados empleados en la rnezcla. EI CCR ha mostrado buena

resistencia a la erosi6n y abrasion, tanto en el laboratorio como en obra. Los

pavimentos que soportan carga pesada no han presentado desgaste apreciable por

trafico 0 abrasi6n industrial ba]o condiciones severas.

3.5.8.2Resistencia al Congelamiento y Deshielo

:: t

Debido a que generalmente en las mezclas CCR un contenido apropiado de aire

atrapado no es obtenible con aditivos, Ia resistencia al congelamiento y deshielo

debera basarse en su resistencia e impermeabiJidad. Las mezclas CCR de altas

resistencias con bajas permeabilidades tienen una mayor resistencia al congelamiento

- deshielo que las mezclas pobres de bajas resistencias.

Si las mezclas CCR son disefiadas par durabilidad, empleando ensayos de perdida de

peso por congelamiento-deshielo y criterios como los desarrollados para suelo -

cemento, se espera una durabilidad aceptable frente a procesos de congelamiento y

deshielo. La cantidad de cementa necesaria para producir una mezcla de CCR 10

DJSENO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CON ROD/LLO UTILIZANDO CONCEPTOS DE COMPACTACJON DE SUELOS 43Ing. Miriam Rosanna Escalaya Advincl)/a



4.2.1 SELECCION DE AGREGADOS

La selecci6n y el control de granulometria de los agregados son factores importantes

que influyen en la caJidad y propiedades del CCR. Los agregados usados en la

investigaci6n reunieron los requerimientos de calldad de la Norma ASTM C 33,

apficada para agregados de concreto. En el Anexo I se muestran los resultados de Jos

ensayos de Jaboratorio reaJizados a los agregados. En el Cuadro N° 4.1 se resumen

Jaspropiedades flsicas de los agregados, obtenidas mediante los distintos ensayos de

laboratorio.

-1--,:

Cuadro N°4.1 Propiedades fisicas del agregado utilizado en la investigaci6n

Ensayo de Iaboratorio Resultado de ensayo

Gravedad Especff ica y Absorci6n del Agregado Grueso ASTM C 127

Gravedad Especfflca 2,69Absorci6n 0,81 %

Gravedad Especffica y Absorcicindel Agregado Fino ASTM C 128

Gravedad Especifica 2,68

Absorcion 0,65%

Abrasion de los Angeles ASTM C 131 17,40 %

Durabilidad con Sulfato de Sodio ASTMC88

Agregado Grueso 4,024 %

~gregado Fino 2,796 %

Limites de Consistencia ASTM 0 4318

Limite Liquido 20,23 %

Limite Plastico NP

La granulometria de los agregados ha side seleccionada siguiendo los Jineamientos

propuestos par Choi y Groom (2001), y es mostrada en el Cuadro N° 4.2 Yla Figura N°

4.2. Esta granuJometria se mantuvo constante para todas las proporciones de mezcla.

Choi y Groom (2001), han propuesto usar esta granulometria para el agregado del

CeR, especialmente para proyectos de tamafio pequefio a mediano, tal como el

utilizado en la proteccf6n de terraplenes, donde el presupuesto para gastos de

investigacion de campo y ensayos de los agregados ~s tlmitado.

Cuadro W 4.2 Granulometria de los agregados utilizados en el diseiio de las mezclas CCR

Porcentaje que pasa por peso

Tamaiio de tamiz Granulometria deseadaPresente

Limite menor Limite mayor trabajo

38 mm (1,5 pulg) 100 100 100

25 mm (1,0 pulg) 90 100 90,37

N"4 35 60 48,95

N" 40 15 30 19,80

N° 200 5 10 10,82

O/Sf:NO Of: MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO UTIL1ZANDOCONCEPTOS DE COMPACTACI6N DE SUELOS 47Ing. Miriam Rosanna Esca/aya Advincula

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5 - 6 0o~50::::;I

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10

o0.010 0.100 1.000

D iame tr o d e la s p ar tic u la s

10.000 100.000

Figura N° 4.2 Curva granulometrica de agregados a utlllzar en el disefio de las mezclas CCR

En la figura se puede observar que la cantidad de fines es ligeramente mayor que la

especificada por los husos granulometricos, sin embargo los agregados fueron

considerados apropiados para ser utilizados en el disefio.

4.2.2 SELECCION DEL MATERIAL CEMENTANTE

Despues que ef agregado y la granulometria son seleccionados, el siguiente paso es

determinar la cantidad de cemento a usar en las mezclas de prueba. En el enfoque de

suelos, los materiales eementantes son generalmente expresados como un poreentaje

del peso seco del agregado. Adernas, con el material cementante especificado de esta

manera, las mezeladoras usadas para Ia mezcla de CCR pueden ser facilmente

calibradas durante la construcci6n.

Los tipos de eementos empleados en esta investiqacion fueron e! cemento Portland

Tipo I (Sol) y el cemento Puzolanico Tipo IP (Atlas~, con la finalidad de analizar el

comportamiento de ambos a diferentes edades y evaluar la posibilidad de su usa en

mezclas CCR Los poreentajes utilizados de cementa fueron de 2, 3, 4 Y 5%, con

respecto al peso seeo de los agregados.

4.2.3 DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

EI siguiente paso es estimar el eontenido de humedad a usarse en la preparacion de

las pro betas de CCR. En rnecanlca de sue los y en el enfoqt.ie de suelos, el contenido

de humedad es expresado como un poreentaje del peso seeo total de los rnateriaies.

DISEiilo DE /vIEZCLASDE CONCRETO COMPACTADO CONRODfLLO UTILIZANDO CONCEPTOS DE COMPACTACfON DE SU£LOS 48Ing. Miriam Rosanna Escalaya Advincula

---------------.--------------------------



r, t · , 'j

~'~

~; La base ce seleccion de un adecuado contenido de humedad ea la ctasice relacion,I ' para suelos humedad - densidad, haciendo uso de! ensayo de compactacion Proctor

i- Modificado (ASTM 0 1557). Este ensayo ha side usado para determinar relaciones

humedad-densidad y para trabajos de dlserio de mezclas, debido a que el esfuerzo de

compactacion del Proctor Modificado se correlaciona mejor con e! producido por elequipo de maxima cornpactacion de campo.

Para la determinaci6n del contenido de agua a utilizar en la elaboracicn de las

probetas de CCR, se realiz6 un ensayo Proctor Modificado para cada una de las

mezclas de prueba, los puntos del contenido de humedad-pesownitario seco se

graficaron y se traz6 una curva uniforme a traves de ellos. EI pico de esta curva di6 el

maximo peso unitario seco y el optirno contenido de humedad (OCH) que se us6 para

determinar la proporcion de todos los componentes de cada una de las mezclas de

CCR. Debido al tarnario maximo del agregado se usaron los moldes mas grandes del

Proctor (152 mm de diarnetro en lugar de 102 mm).

Se tuvo en consideracion que debido a la hidrataci6n del cementa, los contenidos de

humedad no pudieron ser determinados exactamente mediante el secado en horno,

por 10que fue necesario hacer correcciones y usar contenidos de humedad calculados

en base a la masa seca de los s61idosdel diserio de mezda.

Los resultados obtenidos en los ensayos Proctor Modiflcados para cada una de las

mezclas, con las diferentes proporcianes de cementa, son mostradas en el Cuadro N°

4.3 Yen las Figuras N° 4.3 Y4.4.

Cuadra N° 4.3 Resultados obtenidos en los ensayos Proctor Modificado (ASTM 0 1557)reaJizados con cada una de las mezclas

PROCTOR ND Tipo de cementa usado cementa OCH MOS_(% en peso) % Q r / cm 3

1 SIN CEMENTO - 5,7 2,271

2 2 6,6 2,278

3 PORTLAND TIPO J 3 ~ 6,7 2,276

4 (SOL) 4 6,6 2,255

5 5 6,7 2,253

6 2 6,6 2,276

7 PUZOLANICO TIPO IP 3 6,7 2,261

8 (ATLAS) 4 6,6 2,277

9 5 6,7 2,274

DISE"~O DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO CONRODJLLO UTfUZANDO CONCEPTOS DE COMPACTACION DE SUELOS 49

Ing. Miriam Rosanna Escalaya Advincuia

concreto rodillado ccr tesis m selaya

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