Relleno Fluido de Resistencia Controlada

1.    RESUMEN.

El campo de ingeniería civil es muy amplio y variado lo que permite el desarrollo de nuevas técnicas, con el objetivo de mejorar la calidad de productos terminados, tomando en cuenta su factibilidad económica y de su uso.

Debido a la naturaleza de la obra, las limitaciones del sitio y otros factores que dificultan o imposibilitan la utilización de equipo de compactación; el uso de los Rellenos Fluidos de Resistencia Controlada (RFRC) puede ser ventajoso ya que es un material cementante de consistencia fluida el cual no necesita compactarse, se auto nivela y no requiere curado.

El Relleno Fluido de Resistencia Controlada es un material que se está utilizando frecuentemente en obras de construcción, siendo una alternativa que permite llevar a cabo los trabajos en tiempo relativamente cortos en comparación con los métodos de compactación tradicional.

Uno de los aspectos básicos que ayudan a comprender el comportamiento del Relleno Fluido de Resistencia Controlada es que sus resistencias a compresión oscila entre 3.5 y 20 kg/cm² las cuales son muy bajas en el contexto del concreto, pero en términos de capacidad portante que es un criterio usual para los suelos (3.5 a 7 kg/cm²) de resistencia a compresión, equivale a un relleno bien compactado de suelo granular.

Tiene diversas aplicaciones para reemplazar al suelo compactado. Como el relleno fluido no necesita compactación y se puede diseñar para ser fluido, es aconsejado para usar en áreas de acceso restringido o estrechos, donde es difícil la colocación y compactación. Otros términos utilizados para este material son: Relleno Sin Retracción, Relleno de Densidad Controlada, Mortero Fluido o Mezcla Pobre de Relleno.

2.   PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En su gran mayoría las obras de ingeniería civil comienzan en el suelo, siendo este parte fundamental de una estructura; en el suelo comienzan y sobre el descansarán.

En escasas ocasiones se encuentra un suelo que en su estado natural no necesita la intervención del hombre para modificar sus características físicas y mecánicas para formar parte de una estructura, un material debe cumplir con los requerimientos deseados y para poder saber sus capacidades deben hacerse ensayos que den la información necesaria.

En nuestro país los materiales que no cumplen con los requisitos específicos para cada estructura, se tiende a sustituir por materiales con mejores características, por costumbre se han usado los materiales granulares para hacer bases, sub-bases, encamamientos para tuberías, etc. que mediante un buen diseño de espesores, un efectivo control de calidad de los materiales y una adecuada compactación llegan a brindar un adecuado soporte a estructuras como calles, cimientos y muros de contención entre otros.

Una idea atractiva para realizar este tipo de tareas es utilizar los materiales existentes en el lugar, aunque no todos los materiales son utilizables hay algunos que con ayuda de otros materiales de fácil acceso pueden modificar características físicas y mecánicas de los suelos y generar significativos ahorros en costos y tiempo.

Los rellenos fluidos pueden fabricarse con materiales comúnmente disponibles en el medio, también adquieren propiedades que un suelo normal nunca podría desarrollar; por ejemplo el simple hecho de poder ser colocados en presencia de agua empozada los hace una atractiva opción para trabajos que se ejecutan en invierno.

Un relleno fluido es un material que tiene dos etapas bien marcadas en su tiempo de vida, al inicio se comporta como un mortero y su desempeño se mide como tal, cantidad de agua según la cantidad de cemento, tiempo de fraguado e inclusive se puede medir el asentamiento.

Después que esta mezcla ha endurecido tiene un comportamiento que se asemeja más a un suelo y resulta interesante evaluar su desempeño en condiciones de servicio como el desgaste a la erosión, capacidad soporte y resistencia a la compresión.

El Relleno Fluido al no requerir la colocación en capas la mayoría de las veces, ni vibrado, compactación, ni curado; simplifica en gran manera el proceso constructivo, pues una vez descargado directamente del camión al punto de descarga, el material cubrirá hasta los lugares más inaccesibles exactamente como lo haría un líquido que llena a su totalidad el elemento que lo contiene.

El relleno fluido es una alternativa al relleno granular compactado, considerando los ahorros en fuerza de trabajo, equipos y tiempo. Partiendo de que no necesita compactación manual, el ancho de la zanja o el tamaño de la excavación es significativamente menor. La colocación del relleno fluido no requiere de personas dentro de la excavación, lo que representa un significativo grado de seguridad; es además como se mencionó una solución excelente para el relleno de áreas inaccesibles, donde el relleno compactado no puede ejecutarse.

Los usos del relleno fluido incluyen:

Ø  Rellenos estructurales

Los rellenos fluidos de resistencia controlada 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. Son de gran aplicación en rehabilitación de muros de contención fallados, debido a su versatilidad, rapidez, resistencia y economía.

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 relleno fluido de resistencia controlada puede distribuir la carga de la estructura sobre un área mayor.

Para estratos no nivelados o no uniformes bajo obras de cimentación y placas, este puede proveer una superficie nivelada y uniforme. Debido a su resistencia 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 relleno fluido de resistencia controlada de menor resistencia.

  

 Ø  Bases para pavimento

Las mezclas de rellenos fluidos pueden ser utilizadas como base de pavimento o sub-bases. La mezcla puede ser colocadas directamente desde el camión mezclador o camión de volteo, para que el relleno respete los niveles y cotas deseadas se deben de colocar formaletas que sirvan como molde y guía estas deben de ser colocadas con la guía de equipo topográfico. Para el diseño del curso de las bases bajo pavimentos flexibles, existen coeficientes estructurales para bases creadas con productos que contengan cemento, estos datos fueron obtenidos en varios estados de la Unión Americana, el coeficiente estructural de una capa de relleno fluido podría estimarse que va desde los 0.16 hasta los 0.28 para fuerzas de compresión desde los 28 kg. / cm2 (400 psi) hasta los 84 kg. / cm2 (1200 psi).

Se requiere de un buen sistema de drenaje que incluya bordillos, alcantarillas, cunetas, desagües, etc. y un pavimento adecuado de buena calidad. Daños por congelamiento se podrían presentar afectando la durabilidad, si el material estuviera saturado de agua y se presentarán condiciones de congelación.

Siempre se requiere aplicar una capa de rodadura (asfalto o concreto) a los rellenos fluidos y estos no se pueden usar como capa de rodadura, debido a su pobre resistencia al desgaste.

Hay que recordar que con el método tradicional, es necesaria la presencia de equipo de compactación, este equipo produce vibraciones y estas producen grietas en los pavimentos de concreto recién colocados. Otra bondad que diferencia a los rellenos fluidos de las bases granulares compactadas, es que no sufren de asentamientos posteriores. Por estas dos últimas

características mencionadas y la velocidad a la que puede aplicarle este método de construcción en los proyectos de pavimentación son características que puede pesar a la hora de decidir qué tipo de base se usara en el proyecto, si el tiempo es determinante por las fechas de entrega del proyecto el Relleno Fluido es la mejor alternativa.

Las bases hechas con rellenos fluidos distribuyen las cargas en áreas más amplias y si trabajan en conjunto con un Pavimento Rígido como el de concreto, la fuerza se distribuye en un área aún menor, disminuyendo la profundidad del bulbo de presiones, las figuras siguientes buscan explicar estas diferencias de una forma gráfica aunque no tengan una representación a escala.

            Ø  Encamamiento de conductos

Esta es una de las principales aplicaciones de los rellenos fluidos en esta aplicación es notable lo eficiente que este método de rellenado de zanjas puede ser. Ahora considere el costo de demoler en concreto existente, el tiempo (mano de obra) que esta actividad necesita y el costo que se emplearía en reponer el concreto.

Con la utilización del relleno fluido se reducen considerablemente el ancho de la zanja o trinchera, solo es necesario dar un margen de 5 a 10 cm. por lado al diámetro de la tubería, esto se debe a que el espacio extra para colocar la tubería o para introducir el equipo de compactación no es necesario.

El relleno fluido como material trabaja mejor que una base compactada por medios mecánicos aunque solo cubra los 5 ó 10 cm. a los lados la tubería.

Ø  Relleno de agujeros

La aplicación de los Rellenos fluidos en este tema es muy interesante, ya que por sus características de fluidez y auto nivelación convierten a este material en una alternativa eficaz cuando el acceso a es difícil o peligroso para el personal operativo.

En este punto es riesgoso poner personal a trabajar dentro del derrumbe por lo inestable del terreno. Se decidió usar un relleno fluido por sus propiedades de auto nivelación y fluidez, permitiendo que el relleno se realice sin arriesgar la vida del personal operativo.