Hormigón mecánico y el poder del confinamiento en construcción

mechanical concrete

Samuel Bonasso es un ingeniero civil de Estados Unidos y presidente de Reinforced Aggregates Company. En este artículo, Samuel ha compartido con nosotros su punto de vista y sus conocimientos sobre el hormigón mecánico. 

Mechanical Concrete es un hormigón lavado confinado, un producto geosintético. Un cilindro de paredes finas ofrece confinamiento lateral para cualquier tipo de agregados pétreos. El confinamiento lateral mejora el rendimiento estructural de todos los materiales agregados. Al retirar las paredes laterales de un neumático de coche usado se crea un cilindro resistente, de bajo coste y geosintético, a la vez que se reutiliza uno de los productos industriales de mayor calidad.

Este enfoque de los agregados para confinar aporta una nueva oportunidad para reconstruir y mantener el transporte rural y la infraestructura civil con trabajo general, equipos ligeros y materiales autóctonos. Utiliza un confinamiento geo cilíndrico y cuantifica la contribución del confinamiento cilíndrico para mejorar la capacidad de soporte de carga del suelo.

Las técnicas para mejorar la capacidad de soporte de carga del suelo depende en cómo se entienda el suelo como material. Cuando entendemos el suelo como un conjunto de partículas y cohesión interna, la cohesión es la medida de su capacidad para soportar cargas externas. La mejora de la técnica de carga muestra un comportamiento y necesita algún tipo de explicación. Esta explicación no se cuantifica normalmente por un aumento específico en la capacidad de soporte de carga del suelo pero se define como la consecución del nivel óptimo de compactación. Los suelos, entendido como materiales de compresión, parecidos a los fluidos (un semifluido), genera técnicas de mejora de carga diferentes y explicaciones que se pueden medir directamente.

El confinamiento cilíndrico de suelos granulares producen un cambio de estado de material de semi líquido a semi sólido (por ejemplo de agua a hielo). Estos cambios de estado generados por el confinamiento ofrecen una importante y cuantificable capacidad de transporte de carga externa mejorada, hasta 200 psi.

La tecnología ha sido probada en el laboratorio de grandes estructuras de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de West Virginia en dos contenedores cilíndricos. Los cilindros se consiguen al retirar los laterales de un neumático usado, como por ejemplo, geo cilindros a partir de neumáticos (TDGC) y aluminio. 

Al utilizar TDGC, este contenedor se ha usado como base para carreteras en carreteras públicas y caminos en minería industrial en cuatro estados de Estados Unidos: Arizona, California, West Virginia y Ohio. El uso de hormigón mecánico con TDGC ha sido aprobado por la División de Autovías (DOT) de West Virginia. También se ha utilizado como revestimiento del muro de contención en un aparcamiento y para la reparación de desperfectos en las cunetas.

Los proyectos

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Reconstrucción de un camino rural 

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Camino de acceso al muelle de carga de carbón Mon River

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Frontera entre Estados Unidos y México en Yuma, Arizona, sobre arena.

El hormigón lavado confinado puede funcionar en una variedad de aplicaciones. Como base de carretera, crea un base estabilizada mecánicamente y bien drenada. Sus aplicaciones han sido probadas tanto en un laboratorio como en el sitio. Por ejemplo, puede funcionar como base de autovías y arcenes, muros de contención de tierras, pilares de puentes y como protección de pendientes y canales frente a la erosión.

Se viene estudiando, desarrollando y probando desde 2005, se trata de un método potente y económico para mejorar el rendimiento estructural de agregados de grava y otros agregados naturales y artificiales. Es fácil de entender y de utilizar, es robusto, reutiliza residuos y es sostenible y ecológico.

Confinamiento

El confinamiento es una de las principales formas naturales de mantener unidos los agregados y las partículas del suelo, sumado a la gravedad, la fricción y la adhesión. La tecnología de tejidos geosintéticos mejoran la fricción. Esta tecnología es el primer método de confinamiento de agregados económico y resistente. El nuevo diseño de los neumáticos hacen que los geo cilindros derivados de ellos sean cinco veces más resistente que la mayoría de los diseños. Estamos hablando de un material casi indestructible con aplicaciones en ingeniería, minería, construcción pesada y agricultura.

La reutilización de los cilindros de neumáticos es ecológico, resistente y económico, cuesta entre un 30% y un 50% menos que otras tecnologías de confinamiento. Un solo TDGC puede costar unos 2 dólares en zonas de aparcamiento de camiones de 3000 TDGC. Se han mejorado regularmente un 75% los costes de mantenimiento en caminos rurales sin asfaltar, creando una superficie asfaltada sin baches. Se obtienen resultados sin grietas en el hormigón durante más de 10 años con un ADT de 600 camiones al día.

A escala mundial, las sociedades generan casi 1.400 millones de residuos de neumáticos al año (300 millones en Estados Unidos). Este método de confinamiento fue descubierto al buscar una mejor forma de reutilizar los neumáticos utilizados. Mechanical Concrete utiliza 12.000 TDGC cada milla en un carril de 12 pies de ancho. 

Los agregados pétreos de confinamiento en cilindros derivados de neumáticos son sostenibles en cuatro sentidos:

  1. Superioridad técnica: fácil de usar e instalar, siempre ofrece resultados consistentes en cualquier lugar, sin ensayos. Además, es entre un 60% y 100% más resistente que la grava utilizada en construcción.
  2. Viabilidad económica: disponible en todo el mundo. Reduce todos los costes: el inicial, el de mantenimiento y el ciclo de vida.
  3. Respeto al medio ambiente: reutilización de un residuo importante en nuestra sociedad. Necesita menos energía, materiales, agua y mano de obra cualificada.
  4. Efectividad social: apto para mano de obra no cualificada, utiliza maquinaria más pequeña, ahorra en recursos, mejora la productividad.

Aplicaciones en muros y para el control de la erosión

Al utilizar la TDGC como un sistema de muros retención se elimina la presión del suelo activo y reduce los costes a la mitad si se compara con gaviones, muros en celosía o revestimientos de hormigón MSE.

Si se usa como revestimiento de zanjas, como sistema de control de la erosión, se reduce en gran medida la velocidad del agua y absorbe la energía acuática.

Acaba con los baches

Los baches cuestan miles de millones de euros a los consumidores cada año. El agua penetra la superficie y se dirige hacia el aglomerante de base pétrea y hace que pierda fricción y resistencia. Los geo cilindros a partir de neumáticos, Mechanical Concrete, confinan físicamente y sujetan la base de piedra AASHTO #57. Este proceso crea de manera consistente una base casi indestructible e impermeable. 

Si quieres leer más información sobre tecnologías utilizadas en la construcción y en la ingeniería civil, no te pierdas el blog de ennomotive y descubre qué puede hacer ennomotive por ti.

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