Fragmentación

Rubblizing (fracturado) es el proceso de fractura del pavimento de hormigón de cemento Portland en trozos angulares para usar como capa de rodado directa. Resonant Machines, pionero en Rublizacion, ha participado en más de 25 estudios independientes a lo largo de las últimas dos décadas. Dicho análisis ha demostrado que las calles que han sido fracturadas por rubblizing y luego asfaltadas tienen una vida útil promedio de 22 años, su costo es 60% menor en comparación con el costo de arrancar y reemplazar el hormigón y toma aproximadamente 1/5 del tiempo normal. RMI procesa en promedio cerca de una milla de carril al día o 7000 yardas cuadradas aproximadamente. La técnica de Rublizacion debe ser considerada en primera instancia cuando se piense en rehabilitar una calle de hormigón.

Nuestro proceso de fracturado (rublizacion) también beneficia a áreas con mucho tránsito urbano, con menores costos de usuarios.  Estas arterias son muy sensibles a la interrupción del tránsito, tanto para el público como para negocios locales.  El fracturado por rubblizing es la forma más efectiva de rehabilitar estas arterias, con un impacto mínimo en tránsito público y el comercio local.  Además de la rapidez y eficiencia de RMI, el método de amplitud baja y alta frecuencia, reduce las vibraciones del suelo y el impacto sonoro ambiental.

La estructura de las losas de hormigón deben ser degradada rigurosamente para prevenir el reflejo de grietas. La losa debe ser fracturada a todo lo largo y la unión entre el hormigón y cualquier refuerzo debe ser destruida, todo esto sin causar daño a la base o al material de base. Una vez se halla debilitado la estructura de la losa, la carga del tránsito pesado no causará reflexión en la losa, dando como resultado grietas en la capa de asfaltoFigura 1; estipulando que el hormigón se haya roto de tal manera en que retenga el módulo máximo, el coeficiente estructural máximo y la habilidad máxima de distribuir la carga de la superficie a través de una base más amplia. Para lograr el módulo máximo se requiere que el hormigón sea fracturado en el plano de corte, es decir, a un ángulo de 45 grados. Este patrón de fractura angular da lugar a un mayor módulo que aquel logrado por un patrón de fractura vertical y distribuye la carga en una mayor área, dando como resultado un mayor módulo en comparación con los otros métodos de fractura.

El coeficiente estructural de una base de piedra triturada típica es de 0,14, el de una base estabilizada es de 0,25 y el de una losa triturada por método resonante en una base de material sustancial puede variar entre 0,25 a 0,28. Las losas apoyadas únicamente sobre una base de arena o de material no consolidado producirán un coeficiente estructural de 0,16 a 0,25.

El objetivo es romper el hormigón de tal forma en que la losa rota no se expanda excesivamente, no se dañe o invada a la base de cualquier forma; y que los pedazos rotos no sean muy grandes ni se desplacen entre sí. El patrón de rotura debe ser como el de un rompecabezas “jigsaw”, todos los pedazos rotos están juntos en una forma entrelazada e ininterrumpidaFigura 1. Esto da como resultado en una mucho más amplia distribución de las cargas de tránsito; los pedazos se flexionan o se mueven juntos, distribuyendo las cargas en una área mucho más amplia. Esto se puede lograr únicamente al romper el hormigón con un martillo de impacto resonante a alta frecuencia y baja amplitud (3/4 pulg.).

Los martillos de caída rompen el hormigón cuando impactan la losa al poner la parte inferior de la losa bajo tensión; desplazando de ese modo parte de la losa rota hacia la base. Esto perturba el entrelazado de las partes rotas, dando como resultado el daño a la base por la invasión de pedazos rotos; reduciendo la habilidad de esta para soportar y distribuir las cargas de tránsito. De manera más significativa, los martillos de caída rompen el hormigón de tal forma que queda muy poco patrón de rompecabezas para distribuir las cargas. El hormigón roto con gran impacto es inconsistente en el tamaño de los pedazos, creando puntos fuertes y débiles. El resultado es que la distribución del concreto roto por un martillo de caída de alto impacto es casi inexistente, es decir, directamente abajo Figura 2. Esto puede causar que se creen amellamientos en la superficie, ya que los pedazos del hormigón roto no pueden distribuir las cargas adecuadamente, deformando la base u obligando a que se coloque más asfalto para conseguir un resultado similar al esperado. Los martillos de caída no despegan el acero de refuerzo del hormigón roto. No despegar el acero dará como resultado el reflejo de grietas.

Todos los datos que muestran los beneficios del fracturado por rubblizing han sido extraídos de los hormigones rotos por rompedores resonantes. Las “fracturas” a lo largo de la loza del hormigón roto a baja amplitud y alta frecuencia resonante, eliminan la acción de la losa y previenen el reflejo de grietas. Debido a que las fracturas permanecen unidas como un rompecabezas, proveen una distribución sustancial de la carga sobre la base; cada pedazo distribuye parte de la carga hacia la otraFigure 2. La rotura de la loza en tamaños consistentes es importante para la flexibilidad homogénea de esta, para distribuir uniformemente las cargas impuestas sobre la base.

Una losa fracturada con impacto de baja amplitud y alta frecuencia resonante evita que los pedazos del hormigón se pasen hacia la base de material. La base de una losa rota por el método resonante permanece tan lisa como el día antes de romperla Figura 2. Los impactos de baja amplitud y alta frecuencia resonante disipan toda la energía de rotura al tiempo que la fractura se propaga a través de la losa, logrando que la parte inferior de esta permanezca lisa y que el material base no sea invadido o perturbado. La baja amplitud del martillo evita que el material roto se pase hacia la base y no daña las bases tratadas con cemento ni las instalaciones subterráneas de servicios públicos.

Compare la superficie y los bordes del hormigón roto con un martillo múltiple alternado de caída de alto impacto Figura 3 y Figura 4, con un hormigón fracturado con un rompedor resonante Figura 5 y Figura 6.

El fracturado por “ Rublizacion” es una forma de rehabilitación, comparable con una construcción nueva. Cuando una losa de hormigón se ha deteriorado al punto de que se necesite realizar alguna forma de rehabilitación o de reconstrucción total, el costo por comparación es dramático. Se realizó un análisis comparativo en un proyecto en Arkansas. La reconstrucción total costó 3,4 veces más que la Rublizacion. Otros estados han experimentado una relación de costo de 3,3:1 a 4:1 (reconstrucción vs rublizacion). Además, Rublizacion toma una quinta parte del tiempo en realizarse y no es tan perjudicial para el público. El rompedor resonante rompe de 6000 a 10 000 yardas cuadradas de hormigón por día.

La Rublizacion de un proyecto seleccionado adecuadamente y un procedimiento diseñado acertadamente pueden producir una calle rehabilitada que se anticipa durará unos 22 años en exceso, aproximándose a la vida útil de una reconstrucción, con una fracción del costo en tiempo y dinero. Otros métodos, desde agrietamiento/asentamiento hasta empastes, han demostrado ser soluciones correctivas a corto plazo que deben ser realizadas y mantenidas regularmente. Los pavimentos que fueron sometidos al programa de ensayos con el método del deflectómetro de impacto, después de realizar la Rublizacion, demostraron que la resistencia inherente de la capa triturada es 1,5 a 3 veces más efectiva para distribuir la carga, en comparación con las que tienen una base densa de piedra triturada de alta calidad.

Esta resistencia se ha medido y ha aumentado en los años sucesivos. Las medidas de deflexión han mejorado cada año debido a que los finos de la superficie, producidos por el martillo de impacto resonante a alta frecuencia y baja amplitud, son continuamente atrapados profundamente en las grietas de las fracturas por causa de las cargas de tránsito y las vibraciones. Las cunetas también han secado aún más el material base, aumentando el módulo y produciendo deflexiones pequeñas.

Muchas áreas urbanas tienen autopistas interestatales y/o carreteras de circunvalación que son altamente transitadas tanto por tránsito local como de paso. Estas arterias son muy sensibles a la interrupción del tránsito, tanto del público que las usa como desde la perspectiva de los negocios que son afectados por la construcción.  La Rublizacion ha sido la forma más efectiva de rehabilitar estas arterias, con un impacto mínimo en tránsito público y el comercio local.

Se pueden diseñar horarios nocturnos o durante horas establecidas para acomodar circunstancias especificas y aún así producir una nueva calle en una quinta parte del tiempo que se tomaría el reconstruirla. El proyecto de rehabilitación de la carretera de circunvalación I-440 de Raleigh, Carolina del Norte, un proyecto de Rublizacion y ampliación, ganó el premio National Quality Initiative (NQI) Achievement Award.

En el año 2000 el estado de Arkansas se embarcó en el más grande proyecto de Rubblizing que había realizado hasta la fecha. Se seleccionaron casi trescientas (300) millas de una interestatal de 4 carriles para el Rubblizing. Estos proyectos están actualmente en ejecución y serán completados de cuatro a cinco años. Los dos métodos de Rubblizing (resonante y de múltiple alternado) fueron ensayados y evaluados.  El método resonante fue seleccionado como el único que produce un producto fracturado real y es el que será utilizado en el proyecto completo de Arkansas.

De vez en cuando, un proyecto de Rublizacion se puede encontrar con áreas limitadas, donde el material base se ha deteriorado hasta el grado de que no puede soportar cargas sustanciales en la losa rota. Estas condiciones se presentan en su mayoría en áreas bajas, en áreas con grandes cantidades de agua atrapada, en áreas con una gran capa freática contribuyendo a que se atrape agua debajo de la losa y en áreas donde la base consta de una arcilla muy mojada con limo dentro en ella.

ella.

Indicadores de que un área puede ser inadecuada o necesite ser removida y reemplazada pueden notarse cuando el rompedor resonante hace marcas de dos pulgadas o más de profundidad con las llantas. Estas áreas no se sostendrán y debe ser removidas y reemplazadas. Sin embargo, si el rompedor resonante causa que salga agua de la losa pero no produce marcas significantes con las llantas, quiere decir que la losa esta aguantando el peso de la máquina de 60 000 libras y debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar cargas de tránsito mientras que las cunetas comiencen a drenar la base y subrasante. El peso del rompedor resonante es suficiente para exponer estas condiciones, no es necesario el uso de un rodillo con llantas de caucho de “prueba”.

Un pesado rodillo con llantas de caucho de “prueba” puede causar daños a la base y al concreto fracturado entrelazado. De dos a tres pasadas con un rodillo liso de tambor vibratorio de 10 toneladas son suficientes para asentar los finos en las grietas de la superficie, para aumentar aún más el módulo del hormigón roto, para asentar la losa rota en cualquier vacío que pueda existir en la base y para producir una superficie lisa donde se pavimentará. Una pasada con un camión de agua sobre la superficie antes de la pasada final vibratoria, ha demostrado ayudar a prepararla para su pavimentado.

Varios estados tienen en su lenguaje de especificación el concepto de que el concreto debe ser compactado después del rubblizing. La losa es fracturada, no pulverizada y mientras que la superficie puede ser alisada y “asentada”, no es posible ni necesario hacer compactación en sentido general.

La segunda parte del sistema de Rublizacion es secar y mantener seco el material de base que da soporte a las losas de PCC rotas. Esto se logra con la instalación de drenajes. Los drenajes son diseñados de distintas formas, pero los más comunes son de dieciocho (18) y veinticuatro pulgadas de profundidad, doce (12) pulgadas de ancho y son forrados con un fieltro o filtro de tela geo-textil. Hay un tubo perforado de PVC de cuatro (4) pulgadas o un tubo geotech en la parte inferior de la zanja, el cual está cubierto con un agregado o con gravilla Figura 7. Hay líneas laterales aproximadamente ubicadas cada cien a trescientas yardas, para alejar el agua drenada de la calle. El borde exterior de los carriles en ambas direcciones debe ser drenado, así como también todos las áreas bajas en los sitios muy elevados.

Con el drenaje en su lugar, el agua que ha estado atrapada por años en la base y la subrasante tiene por donde salir. La “diferencia de potencial” de un drenaje “francés”, en comparación con una represa de tierra, es que esta permite que el agua se drene y salga de abajo de la losa dando como resultado una base seca y firme; es decir, un módulo más elevado. Las pequeñas vibraciones causadas por el tránsito facilitan que el agua previamente atrapada salga. Es importante que el material base no sea invadido por el hormigón roto. Cada lugar en donde la base sea invadida se convertirá en una posible trampa de agua que no se drenará fácilmente al sistema de drenaje. La acción de la losa rota en estos cúmulos de agua tiene como resultado el deterioro de la base y de la capa de rodado.

Las primeras dos (2) a tres (3) pulgadas de la loza fracturada por Rublizacion se convierte en una capa drenable. Los drenajes debidamente diseñados se extienden hasta dicha capa, para que el agua salga si esta se cuela por alguna grieta superficial en el asfalto. Las últimas seis (6) a ocho (8) pulgadas de la sección fracturada por Rublizacion es impermeable, es decir, el agua que se pueda colar desde arriba nunca llega a la base o subrasante.

Desde el 2002, la mayoría de todos los proyectos de Rubblizing han sido terminados con una capa de asfalto superpave. Una capa de rodado debidamente proyectada debe (cuando sea combinada con una losa de hormigón correctamente fracturada y con un sistema de drenaje bien diseñado) proveer una autopista con más de veintidós (22) años de uso. El espesor de la capa de rodado es único para cada proyecto, tomando bajo consideración la intensidad media diaria (IMD), el porcentaje de camiones, el módulo de las capas base y subrasante, el entorno y los criterios de diseño.
El Rubblizing elimina a los siguientes inconvenientes con las capas de rodado de mezcla bituminoza caliente (HMA):
Rachamento Reflexivo

• Reflejo de grietas
• Pérdida de las uniones / desintegración
• Daño por humedad
• Calles en mal estado / daños por fallas geológicas
• Reacción álcali-sílice (ASR) y otras reacciones degenerativas

Las fuentes de los procesos de diseño son las siguientes:

• AASHTO Design Procedures (SN)
• Asphalt Institute – Manual Series (MS – 17)
• Asphalt Institute Computer Program (CP – 4)
• National Asphalt Pavement Association (NAPA) Information Series (IS – 117)
• Ministerio de transporte de varios estados