Materiales de construcción

El pedraplén es un elemento constructivo que consiste en la extensión y compactación de materiales pétreos procedentes de excavaciones de roca. Se usa para la construcción rellenos, bien de gran altura o que sean inundables. El pedraplén suele estar formado por fragmentos de roca de gran tamaño que oscilan entre los 100 mm y los 900 mm.

Son mucho más resistentes a la erosión y a la inundación de larga duración que los terraplenes (rellenos realizados con tierra) y pueden tener taludes más verticales al mayor el ángulo de rozamiento interno lo que les hace ocupar una superficie menor y utilizar también una menor cantidad de material siendo el espesor de la tongada (cada capa o manto que le va dando altura) es menor.

Partes de un pedraplén

Un pedraplén consta de las siguientes partes:

Transición

Es la parte superior del pedraplén, suele tener un metro de espesor.

Núcleo

La parte que va desde el cimiento a la transición en la zona central del relleno.

Cimiento

Es la parte que está en contacto con el terreno y en la que se apoya el resto de la construcción. Suele tener un espesor mínimo de 1 metro.

Espaldón

Es la parte exterior del relleno pudiendo formar parte de los taludes del mismo.

Luego pude haber zonas que requieran un tratamiento diferenciado por alguna circunstancia concreta.²

Materiales

Se suelen usar fragmento de rocas procedentes de alguna excavación cercana o del mismo proyecto. El tipo de roca adecuado suele ser: granitos, granodioritas y sienitas. Aplitas, pórfidos y porfiritas. Gabros. Diabasas, ofitas y lamprófidos. Riolitas y dacitas. Andesitas, basaltos y limburgitas. Cuarcitas y mármoles. Calizas y dolomías. Areniscas, conglomerados y brechas. Las rocas porosas o solubles no se pueden utilizar. Algunos tipos de roca precisan de estudio concreto.

Las formas de las rocas que se utilicen deben ser adecuadas. El contenido de rocas con forma inadecuada no puede sobrepasar, salvo que se diga lo contrario, el 30% del relleno.

Ejecución

Para la ejecución de un pedraplén se parte de la adecuación del área donde se va a asentar. Para ello se limpia el terreno y se retira todo el material no adecuado existente como la tierra vegetal. En caso de que no se pueda retirar todo el material inadecuado hayque asegurar su consolidación.

Seguidamente se van realizando las diferentes capas, tongadas, que irán dando altura al relleno. Estas capas serán de espesor uniforme y paralelas entre si y a al superficie explanada. El espesor de la tongada dependerá del material utilizado en la misma, para pequeños fragmentos se usarán espesores de unos 50 cm mientras que para fragmentos grandes se usarán espesores de 1 metro o más.

El espesor de las capas de pedraplén depende del tamaño máximo de los fragmentos de roca. Los fragmentos de menos de 30 cm suelen disponerse en capas de 50 cm de espesor en estado suelto. En el caso le los grandes fragmentos, este espesor puede aumentar hasta un metro o más.

Después de la extensión de la tongada se realiza su compactación. Para ello se utilizará la maquinaria necesaria dependiendo de las características del material utilizado. Se suelen utilizar rodillos vibratorios de 10 a 15 toneladas de peso realizando al menos 6 pasadas. Si el material se grueso se suelen usar tractores pesados, con un mínimo de 4 pasadas. Si hay más de un 15% de material fino plástico se usan rodillos neumáticos muy pesados, de 50 toneladas o aún más.

Se debe controlar la granulometría del material realizándose al menos 10 ensayos de cada tipo. También se comprobaran las deformaciones surgidas en el mismo después de cada pasada del equipo de compactación.

Se recomienda realizar un humedecimiento intenso de las piedra ya que seproduce en ese momento un aumento drástico y muy rápido en la deformación. De esta manera, la práctica del humedecimiento conduciría a producir la deformación del pedraplén durante la construcción, evitando que se presentase posteriormente.

Replanteo

Toma de perfiles de fondo después de su preparación.

Replanteo con puntos de eje a disancia no menor de 20 m. con su identificación.

Replanteo con estaquillado de los pies del pedraplén, con estaca y pie, y otra desplazada de seguridad.

El replanteo se repetirá periodicamente a medida que sube el pedraplén.

Proceso Constructivo

Se inicia por el despeje y desbroce de la zona de asiento del pedraplén.

Se extrae y retira todo material inadecuado hasta la profundidad indicada en los planos.

Si existen terrenos inestables, turbas o arcillas blandas, se eliminarán o consolidarán.

Se realiza la preparación de la zona de circulación de los camiones.

Zonificación del Pedraplén

En los pedraplenes se distinguen las siguientes zonas:

• Transición: parte superior de espesor mínimo aproximado de 1 m, en dos tongadas.
• Núcleo: parte comprendida entre el cimiento y la zona de transición.
• Cimiento: parte inferior del pedraplén en contacto con el terreno preexistente, de espesor mínimo aproximado 1 m. o la máxima altura libre si es menor a 1 m.
• Espaldones: es la parte exterior del relleno, formando parte de los taludes.
• Coronación: parte comprendida entre la transición y la explanada.
• Zonas especiales: zonas inundables en general.

Pedraplén de Ensayo

Se realiza cuando existen pedraplenes de gran altura.

Se utiliza el fondo de los pedraplenes con mayor cota.

Se buscará una zona de prueba con un volumen no inferior a 3.000 m³; se harán dos tongadas como mínimo de 10 m. de anchura.

Se deberán analizar los siguientes aspectos:

• Métodos de extensión y compactación.
• Tipo de maquinaria a emplear.
• Espesor de tongadas (mínimo dos tongadas).
• Número de pasadas, mínimo 4.
• Densidades correspondientes a distintos números de pasadas y mínima a exigir.
• Relación entre densidad y resistencia.
• Asientos producidos en la última pasada (inferior al 1%).
• Evolución de la granulometría de la roca en función de la energía de compactación.
• Porosidad del pedraplén compactado menor al 30%.

Para determinar algunos parámetros antes mencionados, se hacen calicatas sobre terreno ya compactado, con un volumen por calicata no inferior a 4 m³ en volumen, y 4 m² en superficie.

Aunque los pedraplenes no sean de gran altura, y no se exija construcción de pedraplén de ensayo, la puesta a punto del método de trabajo se realizará siempre.

Antes del extendido de la primera capa, se saneará y preparará el terreno hasta lograr una superficie de asientouniforme y consistente. Si ésto no es posible, las primeras capas del pedraplén deberán graduarse de mayor a menor contenido de finos a modo de filtros, para cortar la contaminación del pedraplén.

El pedraplén se ejecuta por tongadas.

El material de cada tongada se descarga sobre la parte ya extendida de dicha tongada y cerca de su frente de avance.

Empujar y extender con la ayuda de un tractor de orugas con pala de empuje.

El espesor de las tongadas ha de ser suficientemente reducido, para (en función de los medios) obtener la máxima compacidad.

La compactación se realiza con rodillos. Si éstos son vibratorios, su peso estático no debe ser inferior a 10 Tn.

El pedraplén se regará con agua durante el proceso de extendido y compactación.

Aspectos a Tener en Cuenta

Comprobar la retirada de la montera de tierra vegetal antes del comienzo de la explotación de un frente de yacimiento o cantera.

En pedraplenes a media ladera, se debe hacer escalonada, para asegurar su estabilidad.

Si el pedraplén asienta sobre tierra y existe una capa de roca sana, a poca profundidad, deberá retirarse la tierra y asentar sobre la capa de roca.

Utilizar una báscula para determinar los rendimientos y producción, y especialmente para realizar el cálculo de la densidad de las tongadas por métodos topográficos.

Con básculas estáticas se procede a un muestreo de camiones y con dinámicas, se pesan todos.

En pedraplenes con tamaño máximo reducido, para comprobar el estado final de una tongada y compactación, es conveniente hacer pasar un dumper con carga pesada para detectar zonas irregulares, puestas de manifiesto por las huellas que dejan las ruedas.

Durante el proceso de carga en la cantera, conviene apartar los materiales de granulometría más fina para ser utilizados en las tongadas superiores.

Las principales operaciones a controlar son las siguientes:

1. Preparación de la superficie de asiento.
2. Replanteo y estaquillado.
3. Drenaje de las superficies.
4. Comprobación de las condiciones ambientales.
5. Comprobar el extendido de cada tongada.
6. Comprobar el grado de compactación logrado.
7. Comprobar las pendientes transversales y los sobreanchos en zonas de borde.

Para todo material de la misma procedencia, construir un tramo experimental a fin de establecer la correlación entre densidades y asiento de la tongada compactada.

En los controles se incluyen las siguientes especificaciones, a saber:

• Extensión de tongadas: en un máximo de 0,60 m, considerando siempre superior a 3 veces del tamaño máximo del árido a utilizar.
• Pendiente transversal del orden de 4% para evacuar las aguas sin peligro de erosión.
• Sobreancho de tongada (bordes): anchura mínima de 2 m, desde el borde del talud.
• Porosidad: en tramo experimental se toma menor a 30%
• Compactación:se considera la relación entre la densidad obtenida y la de la referencia de las catas en el tramo de prueba.
• Control de deformaciones verticales:
  • Ensayo de placa de carga (NLT-357), con diámetro de placa 5 veces el t máx del árido.
  • Ensayo de la huella (NLT-256):
  • En transición, máximo 3 mm.
  • En el resto, máximo 5 mm.

Criterios de Medición

El pedraplén se mide por m³ sobre los planos ejecutados.

Control de Calidad

Los materiales utilizados en los pedraplenes deben cumplir con los siguientes requisitos:

Estabilidad frente al agua (NLT-255): pérdida de peso menor al 2%.

Granulometría:

• Tamaño: mínimo 10 cm y máximo 90 cm.
• Material que pasa por tamiz 20 UNE, será menor al 30% en peso.
• Material que pasa por tamiz 0,080 UNE, será menor 10% en peso.
• Forma de las partículas: partículas con forma inadecuada menor al 30%.
• Curva granulométrica:
  • Tamiz 220 mm 50-100 % que pasa
  • Tamiz 55 mm 25-50 % ¨ ¨
  • Tamiz 14 mm 12,5-25 % ¨ ¨

Medios Necesarios

Materiales

Serán productos pétreos procedentes de las excavaciones de la obra o de préstamos, definidos en la documentación de obra.

La calidad de las rocas adecuadas a utilizar en pedraplenes serán las resistentes, sin alteraciones apreciables y estables al agua.

Si se utilizan materiales de la propia obra, o de préstamos, conviene previamente establecer un plan de ensayos de identificación de materiales.