Rellenos Fluidos o de Densidad Controlada  
Tema:  HORMIGONES Y MORTEROS ESPECIALES
Una solución innovadora para inconvenientes
Fecha Publicacion:  30/11/2003

Las empresas proveedoras de hormigón elaborado en nuestro país, como en otros países adelantados del mundo, han desarrollado los denominados

Rellenos Fluidos, Rellenos de Densidad Controlada o Morteros Fluidos.

INTRODUCCIÓN

Estos se caracterizan por ser un muy buen material cuyo destino principal es el reemplazo de suelo compactado en el relleno de zanjas, bases de pavimentos y cavidades de difícil acceso que requieran ser rellenadas. Los suelos, que son utilizados habitualmente para el relleno de zanjas y excavaciones deben ser compactados en capas en forma adecuada, para evitarlos continuos asentamientos posteriores a su ejecución, a través de una energía mecánica de compactación y de una humedad óptima; en cambio los Rellenos Fluidos presentan una fluidez específicamente diseñada para permitir el relleno total de las cavidades de una excavación, logrando por sus características específicas las mejores condiciones de valor soporte sin necesidad de compactación alguna, especialmente en las áreas de difícil acceso donde los suelos no pueden ser compactados debidamente como se puede apreciar en la foto 1.

Las condiciones exigidas para los suelos de relleno, en la práctica no se realizan, debido a las propias dificultades de conseguir el material adecua do, lograr el nivel de compactación suficiente y uniforme en todas las capas producto del ineficiente control de ejecución, dando como resultado asentamientos importantes y de formaciones que pueden ocasionar el hundimiento de los pavimentos superiores, con los consiguientes problemas al tránsito circulante y los altos costos de reparación necesarios. Un ejemplo es el que se ve en la foto 2.

Aquí se evidencia claramente una de las aplicaciones más exitosas de los Rellenos Fluidos, fundamentada por las tres siguientes ventajas:

1- Al ser un producto fluido, escurre en todas direcciones, rellenando la totalidad de los vacíos, sin necesidad de la aplicación de energía mecánica que pueda deteriorar las conducciones contenidas en la excavación.

2- Ser un relleno cementicio, producido con la tecnología de los hormigones elaborados, sus características mecánicas (resistencia, módulo de deformación, etc.) son totalmente predecibles a lo largo de toda su vida útil. 

3- Se pueden diseñar para que,  con la capacidad portante adecuada, puedan ser fácilmente removibles en el caso de operaciones de mantenimiento futuro (característica imprescindible para el relleno de excavaciones que contengan conducciones). 

DEFINICIÓN

Es un material de origen cementicio, muy homogéneo que en estado fresco fluye como si fuera un líquido, sin segregar ni exudar, transformándose una vez en durecido en una estructura estable que soporta cargas como si fuera un sólido.

Al ser un producto producido, controlado y distribuido con la tecnología y equipamientos de la industria del hormigón elaborado permite que tanto las características en estado fresco como endurecido sean totalmente controlables y adecuadas al relleno necesario exigido.

COMPOSICIÓN

Las empresas proveedoras de hormigón elaborado tienen diseños específicos, con diferentes contenidos de cemento que pueden oscilar entre los 60 y 250 kg/m3, según los requerimientos y tipo de utilización en cada proyecto.La calidad de los materiales componentes debe ser la misma que la requerida en la preparación de hormigones.

PROPIEDADES

Las propiedades mecánicas de los Rellenos Fluidos se corresponden con las propiedades de los suelos. Se elaboran a partir de los materiales y el equipamiento utilizado en el hormigón elaborado. 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 auto nivelantes, que fluyan y rellenen huecos y sean auto compactables sin necesidad de emplear equipos en la colocación y compactación foto 4.

Los Rellenos Fluidos diseñados adecuadamente no deben presentar segregaciones, exudaciones ni retracciones de volumen. En este último punto algunos presentan una leve expansión luego de producido el fraguado.

Fraguado

Se define al tiempo defraguado como el período entre el estado plástico y el endurecido del Relleno fluido, en el que no tiene todavía suficiente resistencia como para soportar el peso de una persona. Depende de la cantidad de agua y de la velocidad de exudación de la misma. Si el agua desaparece, las partículas sólidas se realinean y se ponen en contacto íntimo, brindando rigidez a la mezcla foto 5.

Los factores que afectan el tiempo de fraguado son los correspondientes a un producto cementicio, y son:

• El contenido de humedad de la mezcla.

• Temperatura.

• El tipo y la cantidad de los materiales cementicios.

• La permiabilidad y el grado de saturación del suelo circundante.

Resistencia a la compresión

Las resistencias medias a la compresión a 28 días, de los Morteros Fluidos más comúnmente comercializados en nuestro mercado, se encuentran entre 0,3 MPa y 5 MPa que son semejantes a los que corresponden a un suelo bien compactado, también se pueden lograr resistencias a la compresión superiores de hasta 8 MPa con el aumento del contenido de cemento. 

Valor Soporte (CBR)

Valores soportes CBR a 56 días para los diseños empleados en el relleno de base están en valores entre 60% y 130%. 

Densidad

Según los materiales que se emplean en la mezcla, los valores oscilan entre 1350 kg/m 1700 kg/m

Aislación y conductividad térmica

No se puede considerar a este tipo de material como buen aislante, pero el empleo de aire incorporado ayuda a reducir la densidad y aumenta el valor de aislación.

Permeabilidad

Es semejante a la que se logra con los rellenos granulares con valores entre 10-2 y 10-3 cm /seg.

Contracción por secado

 Los Rellenos Fluidos no son afectados por este tipo de contracción.

Compatibilidad con los materiales plásticos

El material plástico se emplea comúnmente para la protección de cables subterráneos y los Rellenos Fluidos son perfectamente compatibles con ellos.

PREPARACIÓN Y COLOCACIÓN EN OBRA

Los Rellenos Fluidos se preparan utilizando los mismos elementos empleados habitualmente para los hormigones y morteros. Esto hace que sean fácilmente suministrables desde las plantas hormigoneras, tanto dosificadoras como con amasadora. Al igual que los hormigones, los materiales se dosifican y mezclan en plantas automatizadas y en los camiones moto hormigoneros obteniéndose un producto uniforme con características reológicas perfectamente controladas.

La colocación de los Rellenos Fluidos se puede realizar con los medios comunes empleados en obra; se vierte desde la canaleta del camión hormigonero, empleando baldes movidos por grúas o incluso bombeado. En este último caso, se recomienda el empleo de bombas rotativas.

La

CONTROL DE CALIDAD

El control de los Rellenos Fluidos se puede realizar de acuerdo con los requisitos e importancia de cada obra. Las resistencias se determinan 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 de Abrams.

APLICACIONES

Los Rellenos Fluidos se diseñan para cubrir las necesidades más diversas cuando se recurre a los materiales de relleno. Se pueden citar algunos casos:

La primera aplicación conocida de los Rellenos Fluidos fue el relleno de todo tipo de excavaciones de servicio, siendo muy ventajosos frente al relleno tradicional con materiales granulares.

Actualmente tanto en Estados Unidos como en Europa, las compañías de servicios especifican los Rellenos Fluidos en lugar de los suelos compactados, para el rellenado de los espacios alrededor de las conducciones y cañerías.

El material fluye por deba jo y alrededor de las conducciones, brindando un soporte uniforme, sin que ocurran vacíos. Como son autonivelantes, los Rellenos Fluidos eliminan el peligro de dañar las conducciones durante el proceso de compactado mecánico.

Cuando se prevean operaciones futuras de mantenimiento de las redes de servicio, los rellenos se pueden ajustar a resistencias a comprensión menores de 1 MPa con lo que resultan excavables con retroexcavadoras comunes. Debido a que los Rellenos Fluidos fluyen y no es necesaria su compactación, son ideales para colocar en áreas de difícil acceso, donde compactar un suelo o un relleno granular resulta ser casi imposible. Se pueden mencionar como ejemplos típicos el relleno de espacios vacíos bajo pavimentos existentes, rellenos de estructuras subterráneas abandonadas como alcantarillas, tuberías, túneles, tanques de almacenamiento de combustibles o disolventes, pozos, cloacas, etc.

La aplicación más reciente y novedosa es el relleno de micro túneles realizados para las conducciones de gas construidos en Italia. Esta nueva aplicación ha permitido realizar rellenos de una longitud de más de 600 m con total éxito. Por la baja densidad y precio de los mismos se utilizan habitualmente como contrapiso, ya sea sobre terreno natural o sobre estructuras. Son ventajosos, también, en el relleno de las conducciones 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 la construcción y mantenimiento de pavimentos. 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 vías de comunicaciones (rutas, autopistas, aeropuertos, etcétera).

Lechos para conducciones. Constituyen una solución para construir lechos donde se apoyen todo tipo de conducciones y también para envolverlas y protegerlas. Su gran fluidez permite penetrar entre las tuberías, recubriéndolas y protegiéndolas en el caso de futuras reexcavaciones. Si se los trata con colorantes, sirven para poner en evidencia la presencia de una conducción de servicio, evitando la posible destrucción de las mismas.

VENTAJAS

El uso de los Rellenos Fluidos presenta un sin número de ventajas respecto de los materiales granulares. Entre otros: 

Disponibilidad.

Cualquier central hormigonera puede suministrar el Relleno fluido.

Suministro a las obras.

Rellenos Fluidos se entregan según el volumen requerido y de la forma habitual con camiones hormigoneros.

Puesta en obra.

La rapidez y la ausencia de compactación en la puesta en obra resultan muy ventajosas, logrando ahorros apreciables en el empleo de mano de obra y maquinaria.

Versatilidad.

Los Rellenos Fluidos se adaptan a las necesidades concretas de cada tipo de obra. Así, se logran a pedido, materiales más o menos livianos, con una mayor o menor fluidez y resistencia, etcétera.

Homogeneidad y calidad de la obra.

Dado que los Rellenos Fluidos se fabrican con técnicas industriales muy controladas, la estructura final es más homogénea y segura respecto del cumplimiento de los requisitos exigidos.

Menor ocupación de las vías.

Dado que el cerramiento de las zanjas no requiere el acopio de materiales "in situ", las calzadas y las aceras permiten una mayor circulación, tanto del tránsito vehicular como el peatonal.

Habilitación rápida al tránsito.

Los Rellenos Fluidos son capaces de endurecer y aceptar el recubrimiento luego de finalizado el fraguado, necesitando solamente de 36 a 72 h, para poder ser transitable foto 7.

El uso de los Rellenos Fluidos en Estados Unidos, Canadá, Suiza, Italia, Francia y Reino Unido cuenta ya con más de treinta años de experiencia con resultados muy satisfactorios. Además estos productos aparecen ya específicamente definidos como materiales diferenciados de los hormigones y de los morteros tradicionales. En nuestro país, la utilización de los Rellenos Fluidos se encuentra en franca expansión y ha tenido su mayor difusión en obras en las que se aprecia un nivel de calidad y seguridad superiores. No obstante, todo indica que una valoración mucho más rigurosa de los costos asociados al proceso tradicional en comparación con los de la nueva tecnología, va a implicar un empleo creciente de los Rellenos Fluidos.

foto 6 muestra la facilidad en la descarga a través de una canaleta de un camión moto hormigonero.






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