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RELLENOS FLUIDOS (Rellenos de Densidad Controlada) Introducción Por todos es conocida y padecida la problemática actual en referencia al gran número de obras existentes en la medianas y grandes ciudades, relativas a la apertura y tapado de zanjas para todo tipo de conducciones (de agua, gas, electricidad, fibra óptica, telefonía, etc). El método tradicional utilizado para el tapado de la mayoría de las zanjas que se realizan, aunque sencillo, es laborioso y requiere el cumplimiento de las especificaciones, si lo que pretendemos es que el suelo modificado quede en las mismas condiciones a las que tenía en su estado original, a fin de evitar los continuos problemas de asentamientos que se producen a corto y mediano plazo. Para evitar la aparición frecuente de estos problemas, el llenado de zanjas tiene que eliminar la formación de vacíos; el material de relleno debe poseer una capacidad portante suficiente para soportar el tránsito vehicular y realizarse sobre él una buena compactación con el fin de suprimir deformaciones que afecten a las estructuras circundantes. Por este motivo es importante tener un cuidadoso control en: Los materiales utilizados para el relleno, bien sean procedentes de la propia excavación o materiales granulares de aporte El estado de las paredes de las zanjas, comprobando que no se han producido desplomes El proceso de compactación, controlando que el espesor sea el adecuado, que el equipo de compactación empleado es el correcto y que el grado de compactación es el requerido. En la práctica, no obstante, se producen serios inconvenientes debido a las propias dificultades de conseguir el material de relleno adecuado, lograr el nivel de compactación suficiente y uniforme en todas las capas, y el ineficiente control de ejecución, da como resultado muy a menudo asentamientos importantes y deformaciones que pueden ocasionar el hundimiento de los pavimentos, con los consiguientes problemas al tránsito circulante y los altos costos de reparación necesarios. Estos inconvenientes pueden solventarse con productos más eficaces y rápidos como el empleo de un material cementício con características adecuadas para cumplir con los estrictos requisitos del material para rellenos. Son los denominados Rellenos de Densidad Controlada (Rellenos fluidos), que se caracterizan por que fluyen como líquidos y luego de su endurecimiento, dan lugar a estructuras muy estables de baja resistencia. Laboratorio Central y Área Técnica Tel-Fax (0266) 4444900 Int. 18 E-mail: [email protected]
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RELLENOS FLUIDOS
(Rellenos de Densidad Controlada)
Introducción
Por todos es conocida y padecida la problemática actual en referencia al gran número de obras existentes en la medianas y grandesciudades, relativas a la apertura y tapado de zanjas para todo tipo de conducciones (de agua, gas, electricidad, fibra óptica, telefonía,etc).
El método tradicional utilizado para el tapado de la mayoría de las zanjas que se realizan, aunque sencillo, es laborioso y requiere elcumplimiento de las especificaciones, si lo que pretendemos es que el suelo modificado quede en las mismas condiciones a las quetenía en su estado original, a fin de evitar los continuos problemas de asentamientos que se producen a corto y mediano plazo.
Para evitar la aparición frecuente de estos problemas, el llenado de zanjas tiene que eliminar la formación de vacíos; el material derelleno debe poseer una capacidad portante suficiente para soportar el tránsito vehicular y realizarse sobre él una buena compactacióncon el fin de suprimir deformaciones que afecten a las estructuras circundantes.
Por este motivo es importante tener un cuidadoso control en:
Los materiales utilizados para el relleno, bien sean procedentes de la propia excavación o materiales granulares de aporte
El estado de las paredes de las zanjas, comprobando que no se han producido desplomes
El proceso de compactación, controlando que el espesor sea el adecuado, que el equipo de compactación empleado es elcorrecto y que el grado de compactación es el requerido.
En la práctica, no obstante, se producen serios inconvenientes debido a las propias dificultades de conseguir el material de rellenoadecuado, lograr el nivel de compactación suficiente y uniforme en todas las capas, y el ineficiente control de ejecución, da comoresultado muy a menudo asentamientos importantes y deformaciones que pueden ocasionar el hundimiento de los pavimentos, conlos consiguientes problemas al tránsito circulante y los altos costos de reparación necesarios.
Estos inconvenientes pueden solventarse con productos más eficaces y rápidos como el empleo de un material cementício concaracterísticas adecuadas para cumplir con los estrictos requisitos del material para rellenos. Son los denominados Rellenos deDensidad Controlada (Rellenos fluidos), que se caracterizan por que fluyen como líquidos y luego de su endurecimiento, dan lugara estructuras muy estables de baja resistencia.
Laboratorio Central y Área TécnicaTel-Fax (0266) 4444900 Int. 18E-mail: [email protected]
Definición
El relleno fluido es un material auto-compactante de baja resistencia con una consistencia muy fluida, que soporta cargas como si fueraun sólido y se nivela sin emplear la varilla de compactación o emplear la vibración para alcanzar el 100 % de compactación. En lamayor parte de los casos, se trata que no sea más resistente que el suelo que lo rodea, después de haber alcanzado la resistencia final.
Los Rellenos fluidos no son hormigón, ni son utilizados para remplazar al concreto, ni a morteros de albañilería, pero tienenpropiedades similares a ellos. No existen mezclas de trabajo preestablecidas, no obstante la base de los mismos son fundamentalmentemezclas de cualquier tipo de cemento.
Otros términos para este material son Rellenos sin retracción, Rellenos de densidad controlada (RDC) o morteros fluidos.
Preparación del Relleno Fluido
El cemento se usa en una proporción que puede oscilar entre los 60 y 250 kg/m3.
Se pueden emplear también, cenizas volantes, agregados gruesos, arena, agua y unaditivo espumante que proporcione la característica de gran fluidez y estabilidad que serequiere.
La calidad de los materiales debe ser la misma que la requerida en la preparación dehormigones y morteros de albañilería, no obstante, también es posible emplearmateriales que por su granulometría no fueran apropiados para su fabricación.Igualmente, queda abierta la posibilidad de utilizar materiales de recuperación con lacondición de que no contengan sustancias perjudiciales ni demasiados finos arcillosos,efectuando los ensayos correspondientes previamente.
Propiedades
Las propiedades de los Rellenos fluidos se encuentran entre las correspondientes a la de los suelos y los hormigones propiamentedichos. Se prepara a partir de materiales similares a los empleados en el hormigón tradicional y se coloca con un equipo semejante a ladel mismo. Sin embargo, una vez en servicio, presenta las características propias de los suelos.
Fluidez
Es la propiedad que distingue a este material de los otros empleados para rellenos.Permite que los materiales sean autonivelantes, que fluyan y rellenen huecos y seanautocompactados sin necesidad de emplear equipos de colocación y compactaciónconvencionales. El asentamiento en el cono es mayor a 200 mm hasta autonivelante yno presenta segregación apreciable.
Segregación
Cuando se agrega una cantidad considerable de agua y es responsable de la fluidez, principalmente, puede producirse una separaciónde los componentes cuando la misma es elevada. Esta situación es semejante a la segregación que se produce con algunas mezclas dehormigón de asentamiento elevado. Si se realiza una dosificación adecuada, se puede lograr una mezcla de segregación controlada y demuy elevada fluidez al mismo tiempo.
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Para esto, se deben emplear finos que aseguren la cohesión necesaria para lograr la propiedad deseada, que se consigue normalmenteempleando cenizas volantes.
Fraguado
Se lo define al tiempo de fraguado como el período entre el estado plástico y el endurecido del Relleno fluido, en el que no tienetodavía suficiente resistencia como para soportar el peso de una persona. Depende de la cantidad de agua y de la velocidad deexudación de la misma. Si el agua desaparece, las partículas sólidas se realinean y se ponen en contacto íntimo, brindando rigidez a lamezcla.
Los factores que afectan el tiempo de fraguado, son:
El contenido de humedad de la mezcla.
La profundidad del relleno.
La dosificación de la mezcla.
El tipo y la cantidad de los materiales cementicios.
La permeabilidad y el grado de saturación del suelo circundante.
Resistencia a la compresión
Los valores comúnmente hallados se encuentran entre 0,3MPa y 3,5MPa, que son semejantes a los que corresponden a un suelo biencompactado. Los rellenos estructurales de más alta resistencia pueden ser diseñados para una resistencia específica requerida llegandohasta valores de 10 Mpa, dependiendo del contenido de cemento utilizado.
Bombeabilidad
Se pueden bombear los Rellenos Fluidos con un equipo de bombeo de hormigón convencional.
Densidad
La densidad en estado fresco oscila entre los 1600 y 1700 kg/m3
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Aislación y conductividad térmica
No se puede considerar a estas mezclas como buenos aislantes, pero el empleo de aire incorporado ayuda a reducir la densidad yaumenta el valor de la aislación.
Permeabilidad
Puede variar significativamente para ajustarse a su uso. Pero puede ser similar a o menor que la del suelo compactado.
Contracción por secado
Los Rellenos Fluidos no son afectados por este tipo de contracción.
Preparación y colocación en obra
Los Rellenos Fluidos se preparan utilizando los mismos elementos empleadoshabitualmente para los hormigones y morteros. Esto hace que sean fácilmentesuministrables desde las plantas hormigoneras, Al igual que los hormigones, losmateriales se dosifican y mezclan en un orden preestablecido obteniéndose unproducto uniforme con características reológicas perfectamente controladas.
Es fundamental en todos los casos un buen mezclado durante un tiempo mínimode 5 min, lo que asegura la obtención del efecto dispersante / aireantesuministrado por la presencia del aditivo y que permitirá obtener un materialcon excelentes características de fluidez y estabilidad.
La colocación de los Rellenos fluidos se puede realizar con los medios comunesempleados en obra; se vierte desde la canaleta del camión hormigonero,empleando baldes movidos por grúas, cintas o incluso bombeado.
Debido a su consistencia fluida puede fluir a largas distancias desde el punto de vaciado.
El relleno fluido no necesita ser curado como el hormigón.
Control de calidad
El control de los Rellenos Fluidos se puede realizar de acuerdo con los requisitos e importancia de cada obra. Las resistencias sedeterminan mediante el ensayo a la compresión de probetas cilíndricas, observando un cuidado extremo en el manejo de las mismas,debido a la baja resistencia inicial que presentan. En obra, la consistencia se determina habitualmente mediante el uso del cono deAbrams.
Aplicaciones
Los Rellenos Fluidos se diseñan para cubrir las necesidades más diversas cuando se recurre a los materiales de relleno. Se pueden citaralgunos casos:
Materiales no estructurales:
Fue la primera aplicación conocida de los Rellenos fluidos; estos materiales resultan ideales para el relleno de todo tipo de zanjas deservicio, siendo muy ventajosos frente al relleno tradicional con materiales granulares.
El material fluye por debajo y alrededor de las conducciones, brindando un soporte uniforme, sin que ocurran vacíos. Como sonautonivelantes, los Rellenos fluidos eliminan el peligro de dañar las conducciones durante el proceso de compactado mecánico.
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Cuando se prevean operaciones futuras de mantenimiento de las redes de servicio, los rellenos se pueden ajustar a resistencias acomprensión menores de 1 MPa con lo que resultan excavables con retroexcavadoras comunes. Debido a que los Rellenos fluidosfluyen y no es necesaria su compactación, son ideales para colocar en áreas de difícil acceso, donde apisonar un suelo o un rellenogranular resulta ser casi imposible. Se pueden mencionar como ejemplos típicos, el relleno de espacios vacíos bajo pavimentosexistentes, rellenos de estructuras subterráneas abandonadas como alcantarillas, tuberías, túneles, tanques de almacenamiento decombustibles o disolventes, pozos, cloacas, etc.
Aprovechando la menor densidad de estos materiales, se pueden aplicar en azoteas para formar pendientes o como capas aislantes. Sonventajosos, también, en el relleno de las zanjas de servicio alojadas en los tableros de puentes.
Los Rellenos fluidos se aplican a la renovación y saneamiento de suelos contaminados en áreas urbanas e industriales, y en laconstrucción y mantenimiento de pavimentos. Para este caso, su uso está limitado a proporcionar sub-bases estables y resistentes.
Materiales estructurales
Mediante una dosificación adecuada de la mezcla, se puede obtener un Relleno fluido de características estructurales, con resistencias acompresión que pueden alcanzar los 10 MPa.
Estos materiales tienen aplicación en los casos siguientes:
Rellenos estructurales. Se pueden emplear como capas de regularización bajo cimentaciones en reemplazo de hormigones de limpieza,proporcionando capas de apoyo uniformes que ayudan a distribuir mejor las cargas.
Bases y sub-bases. Pueden aplicarse a la construcción de firmes destinados a tránsito liviano.
Lechos para conducciones. Constituyen una solución para construir lechos donde se apoyen todo tipo de conducciones y también paraenvolverlas y protegerlas. Su gran fluidez permite penetrar entre las tuberías, recubriéndolas y protegiéndolas en el caso de futurasreexcavaciones. Si se los trata con colorantes, sirven para poner en evidencia la presencia de una conducción de servicio, evitando laposible destrucción de las mismas.
Ventajas
El uso de los Rellenos fluidos presenta un sinnúmero de ventajas respecto a los materiales granulares. Entre otros:
Disponibilidad Inmediata. Cualquier empresa hormigonera puede suministrar el Relleno fluido.
Producto totalmente homogéneo. Como los rellenos fluidos se fabrican con un proceso industrial es un material muy controlado encuanto a consistencia, densidad aparente y resistencia.
Rapidez de puesta en obra. Dependiendo del tipo de hueco a rellenar se coloca mediante canaletas, caños e incluso con bomba,logrando ahorros en el uso de maquinaria y el empleo de mano de obra.
Suministro a las obras. Los Rellenos fluidos se entregan según el volumen requerido y de la forma habitual con camioneshormigoneros.
Características técnicas variables según sus aplicaciones. Totalmente versátil adaptando su composición a las necesidades de cadatipo de obra, siendo posible regular su resistencia mecánica, el tiempo de fraguado, su densidad e incluso su color.
Seguridad. La puesta en obra de los rellenos fluidos hace innecesaria la permanencia del personal dentro de las zanjas, lo que evita losaccidentes por posibles derrumbes de los laterales.
Estabilidad única. No se producen vacíos ni retracciones por lo cual no pierden volumen.
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De fácil eliminación. Con la acción de un simple pico, el material puede ser removido fácilmente.
Reduce el costo de la excavación. Las zanjas pueden ser más estrechas ya que los operarios no tienen que trabajar en ella y no sonnecesarios equipos de compactación.
Menor ocupación de las vías. Dado que el cerramiento de las zanjas no requiere el acopio de materiales "in situ", las calzadas y lasaceras permiten una mayor circulación, tanto del tránsito vehicular como el peatonal y además mejora la imagen actual de nuestrasciudades.
Habilitación rápida al tránsito. Los Rellenos fluidos son capaces de endurecer y aceptar el recubrimiento luego de 5 a 8 h de suaplicación, necesitando solamente 24 - 36 h, para poder ser transitable.
Aumenta la seguridad de los operarios. No es necesario que los trabajadores permanezcan dentro de la zanja para el extendido y lacompactación del material de relleno.
Advertencia
Los rellenos no están diseñados para resistir a la congelación y el deshielo, las acciones abrasivas o la mayoría de las erosivas, osimplemente el ataque de sustancias químicas. Si algunas de estas propiedades son requeridas se debe utilizar un hormigón de altacalidad. Los materiales de relleno están usualmente enterrados en el suelo o confinados de alguna otra forma. Si el relleno se deterioracontinuará actuando como un relleno granular.
El relleno fluido mientras está en estado fresco es un material pesado y durante el llenado ejercerá una elevada presión contra losencofrados o muros que lo contengan.
La colocación del relleno fluido alrededor y por debajo de tanques o piscinas, puede provocar que estos elementos floten o se levanten.
El sitio de colocación del relleno fluido deberá ser cubierto y/o acordonado por razones de seguridad.
Conclusiones
El uso de los Rellenos fluidos en Estados Unidos, Canadá, Suiza, Italia, Francia y Reino Unido cuenta ya con más de treinta años deexperiencia con resultados muy satisfactorios..
En nuestro país, la utilización de los Rellenos Fluidos se encuentra en franca expansión.
Todas las ventajas descriptas anteriormente, se deberán tener en cuenta frente al único inconveniente que el relleno fluido parecepresentar que es el de su precio. Esta diferencia de precio se verá muy disminuida si se tiene en cuenta los menores costos deconservación, dimensionamiento más reducido en la apertura de las zanjas, menor tiempo de ejecución de las obras, menos necesidadde mano de obra, etc.
En general los rellenos fluidos se pueden utilizar en todos los trabajos imaginables de relleno en la construcción
Bibliografía:
National Ready Mixed Concrete Association Concrete in Practice.
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Revista Hormigonar Nº 1. Asociación Argentina del Hormigón Elaborado.
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