asphalt core 2

1. INTRODUCCINLa presa de Mora de Rubielos se ubica sobre el Arroyo de lasTosquillas, afluente del ro Mora, tributario del Ro Mijares,correspondiente a la Confederacin Hidrogrfica del Jcar.

El objetivo principal de la presa es la regulacin de cau-dales para la dotacin e incremento de garanta en los rega-dos de la zona, as como asegurar el abastecimiento a Morade Rubielos (Teruel), localidad turstica que ve incremen-tada su poblacin de forma estacional.

Tras el anlisis de las alternativas tcnicas viables parala construccin de la presa, se adopt la solucin de materia-

les sueltos con ncleo asfltico. De esta forma, se obvia lasdificultades que surgen a la hora de encontrar suelos sufi-cientemente impermeables, accesibles y de calidad, altiempo que se respeta la restricciones impuestas por la nor-mativa medioambiental.

Con anterioridad, este sistema slo haba sido empleadoen Espaa para la construccin del estribo derecho en lapresa del Algar, tambin explotada por la Confederacin Hi-drogrfica del Jcar. En este caso se trata de la aplicacin atodo el cuerpo de presa. En la presente comunicacin se des-cribe brevemente las caractersticas de la presa, para cen-trarse finalmente en las particularidades y los ajustes lleva-dos a cabo en dosificaciones, materiales y procedimientos deconstruccin del ncleo asfltico. Con el objetivo de alcanzarlos requerimientos de calidad y seguridad establecidos en eldiseo, acordes con las recomendaciones del Boletn 84 delICOLD Bituminous cores for fill dams, se ha tenido encuenta las condiciones locales de la obra.

Procedimientos especficos empleadosdurante la ejecucin del ncleo asfltico

en la Presa de Mora de Rubielos (Espaa)

J.M. BENLLIURE (*), M.G. DE MEMBRILLERA (**), C. SEITL (***) y V. FLREZ (***)

SPECIFIC PROCEDURES DURING THE CONSTRUCTION OF THE ASPHALTIC CONCRETE CORE INMORA DE RUBIELOS DAM (SPAIN)ABSTRACT This paper describes the construction of Mora de Rubielos dam, designed as a zoned embankment withasphaltic concrete core after the analysis of several feasible technical alternatives. Before Mora de Rubielos dam, in Spain,this particular solution had only been set out for the construction of the right abutment in Algar dam, also managed by theJcar River Water Authority (Spanish Environment Ministry). With the bituminous core usage, disabilities faced whenlooking for impervious soils of enough quality as well as meeting environmental constraints are overcome. In addition, thereis no need to consider internal erosion through the core or ageing and performance in handling and placing material fordam body is improved. Suggestions pointed out in ICOLDs 84th Bulletin Bituminous cores for fill dams have beenfollowed, and a 0,50 m width concrete core with transitions of 1,50 m width have been adopted for the 35 m high dam.Cross section is completed with limestone rockfill and natural gravels at the outer shoulders. In this paper the authors showthe steps followed during construction, taking account of particular modifications and adjustments made to mixes,materials and construction procedures imposed by local conditions in order to meet quality and safety requirements.

(*) Civil Engineer. Confederacin Hidrogrfica del Jcar.

(**) Civil Engineer. Ivaleying Consulting.

(***) Civil Engineer. FCC CONSTRUCCIN, S.A.

RESUMEN Este artculo describe la construccin de la Presa de Mora de Rubielos, proyectada como estructura de materialessueltos heterognea con ncleo asfltico tras el anlisis de varias alternativas tcnicas. Con anterioridad, esta tipologa slohaba sido adoptada en Espaa en el estribo derecho de la Presa del Algar, tambin explotada por la Confederacin Hidro-grfica del Jcar (Ministerio de Medio Ambiente). Empleando un ncleo de esta naturaleza, se resuelve las dificultades quesurgen a la hora de encontrar suelos impermeables de calidad adecuada y se respeta la normativa medioambiental. En aa-didura, los procesos de envejecimiento o erosin interna a travs del ncleo pueden descartarse, al tiempo que se mejora elrendimiento de la puesta en obra para el cuerpo de presa. Las recomendaciones apuntadas en el Boletn 84 del ICOLD hansido consideradas, y se ha escogido un ncleo de 0,50m de anchura junto con transiciones de 1,50m para la presa, de 35m dealtura. La seccin transversal se completa con escollera caliza y gravas en los espaldones. Los autores muestran los pasosseguidos con objeto de alcanzar los requerimientos de calidad y seguridad, mencionando las particularidades y modificacionesaplicadas a las mezclas del ncleo, los materiales y los procedimientos de construccin por causa de las condiciones locales.

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Palabras clave: Ncleo asfltico, Condiciones locales, Mezcla, Ensayos, Puesta en obra, Calidad.

06.MORARUBIELOSproc 11/1/07 16:49 Pgina 53

2. DESCRIPCIN DE LA PRESALa presa cuenta con una superficie de aportacin de 21,1km2 y el caudal mximo sin laminar para la avenida de per-odo de retorno 1.000 aos (avenida de proyecto) es de 372m3/s.

La cerrada constituye un importante estrechamiento delArroyo de las Tosquillas, con unas laderas escalonadas quealternan pendientes suaves y escarpadas.

La geologa existente en el entorno se corresponde conla rama oriental de la Cordillera Ibrica, estando consti-tuida por potentes series sedimentarias, detrticas y car-bonatadas, de edad cretcica. Esta unidad incluye un con-junto de margas y calizas margosas nodulosas, en eltramo inferior, y un conjunto detrtico donde aparecen ar-gilitas violceas, areniscas y microconglomerados, en elinferior.

La seccin tipo es trapecial con coronacin a la cota1.125,80 y altura sobre cimientos de 35 m. Los taludes son1,5H:1V en ambos paramentos, disponindose aguas arribauna berma de 3 m de anchura a la cota 1.105,00 y, aguasabajo, de 5 m de anchura sobre la cota 1.096,00 m.

Los espaldones, formados por gravas y escollera, estnzonificados para permitir el aprovechamiento de los mate-riales existentes en el entorno. Sin embargo, ha sido necesa-rio un tratamiento de cribado con las gravas para reducir sualto contenido en finos, ubicando ms cerca del ncleo las desuperior calidad. Igualmente, en el espaldn de aguas arribaha sido preciso establecer varios drenes horizontales a fin dedisipar las eventuales presiones de poro, bajo la hiptesis dedesembalse rpido, junto con un filtro granular entre gravasy escollera.

A ambos lados del ncleo se ha dispuesto materiales detransicin, de anchura 1,50 m, que confieren al aglomerado

PROCEDIMIENTOS ESPECFICOS EMPLEADOS DURANTE LA EJECUCIN DEL NCLEO ASFLTICO EN LA PRESA DE MORA DE RUBIELOS (ESPAA)

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FIGURA 1. Seccin tipo de laPresa de Mora de Rubielos.

FIGURA 2. Vista de las obrasdesde el estribo izquierdo.

1125.80

1115.00

N.M.N 1122,00

1096.00

1090.25

1105.00

1101.00

1110.20

1105.00

1.51

11

E F

F

F

F

T T

G1

G1

G1

G1 G2

NA

R

G1G2

G2

G2

G2

1 11 13

1.5

LEYENDA:NA : ncleo alfltico.T : transicionesG1 : gravas (finos

el confinamiento lateral necesario para que no presente di-latancia.

El ncleo asfltico es vertical y se sita centrado con elcamino de coronacin. Posee un espesor uniforme de 0,50 men todo su desarrollo, exceptuando la base y los contactos la-terales, donde se incrementa hasta 1,50 m y se ha colocadocon tongadas de espesor 0,20 m.

Otro elemento ciertamente singular lo constituye elaliviadero lateral de 55 m de longitud, con labio a la cota1.122,00 y una compuerta frontal que mejora la operacincon avenidas. La restitucin al ro se realiza mediante untrampoln de lanzamiento situado a la cota 1.099,40 m.

Los desages de fondo estn ubicados en el interior deuna galera que se ha utilizado en el desvo del ro. Estnformados por dos conductos 800 mm de acero con espesor8 mm, y se controlan con un sistema de compuertas tipoBureau de 0,90 x 0,60 m2 alojadas en la cmara de vlvu-las.

Las tomas de agua para abastecimiento y riego estn ubi-cadas a tres niveles en una torre exenta que conecta con lagalera del desage de fondo. El proyecto contempla, ade-ms, diversas actuaciones de recuperacin ambiental como,por ejemplo, proteger la calidad de las aguas mediante unaestacin de tratamiento compacta, adecuar el terreno parala recuperacin paisajstica, revegetar con especies autcto-nas, hidrosembrar en taludes, etc.

3 EJECUCIN DEL NCLEO ASFLTICOA continuacin se describe los aspectos concretos relaciona-dos con la construccin del ncleo.

3.1. CIMENTACIN DEL NCLEO ASFLTICOEn la zona de estribos, el ncleo se coloca sobre un plinto dehormign de 6,00 m de anchura y 0,80 m de espesor. La es-tanqueidad entre losas es garantizada mediante juntastransversales, diseadas especficamente, que se introducenen el terreno. En la cimentacin se asegura el contacto coninyecciones de consolidacin y anclajes.

En la zona central, el ncleo se localiza sobre el techo dela galera perimetral, con dimensiones interiores 2,00 x 3,00m2, desde la que puede efectuarse labores de control e inyec-cin. Adems, esta galera presenta juntas transversales decontraccin impermeabilizadas con bandas de neopreno en-lazadas con la base del ncleo en los correspondientes cajeti-nes, sellados con mstic bituminoso.

3.2. DISEO DE LA MEZCLACon el objetivo de disear de la mezcla de hormign asfl-tico, se estableci un plan de ensayos segn:

Ensayos preliminares con los ridos locales disponi-bles: rido grueso, rido fino y filler.

Ensayos preliminares para estimar la adhesividad yplantear las posibles mezclas.

Ensayos preliminares con las mezclas propuestas es-tableciendo composiciones granulomtricas, ensayosMarshall con diferentes cantidades del betn disponi-ble (B60/70) y propuesta del contenido de betn (antesde los ensayos triaxiales).

Ensayos finales con las mezclas propuestas, que impli-can ensayos Marshall, aumentos de volumen, permea-bilidades bajo presin y ensayos triaxiales.

Terrapln de ensayo in situ.

3.2.1. Ensayos preliminaresEn el presente apartado se recoge un extracto del informede laboratorio1 realizado por el subcontratista de las obras,Kolo Veidekke, en relacin con la aptitud del ncleo asfl-tico. Empleando ridos y betn suministrados desde Es-paa se obtuvo una granulometra que asegura el selladodel ncleo.

Tras los preceptivos ensayos sobre los materiales bsicosse estableci una propuesta de potenciales proporcionespara continuar con el diseo, y todas las mezclas fueron pre-paradas de acuerdo con lo recogido en el MS-22.

Las curvas granulomtricas de los ridos siempre encaja-ron dentro del huso de Fuller3 y se aadi una cierta canti-dad de arena para facilitar la trabajabilidad de la mezcla ysu compactacin.

Por otra parte, en esta fase se fij el contenido de betnpor encima del mnimo necesario para, tericamente, redu-cir en la medida de lo posible el ndice de huecos y lograr lamxima densidad durante la compactacin. Los porcentajesde betn manejados fueron del 6,40%, 6,70%, 7,00% y 7,30%(en peso).

Las probetas se fabricaron a una temperatura de 180 y,transcurrida una hora, la compactacin se llev a cabo entre160 y 165 C.

Siguiendo el procedimiento sugerido por el MS-2, se al-canz el mnimo ndice de huecos con ridos de naturalezacaliza y un contenido de betn del 7%. De hecho, los ensayosde permeabilidad confirmaron que las muestras sometidas auna presin de 10 bares durante ms de 10 horas eran com-pletamente impermeables.

3.2.2. Ensayos triaxialesEl Instituto Geotcnico Noruego (NGI) fue el encargado dellevar a cabo los ensayos triaxiales que determinaron elcomportamiento tenso-deformacional de las potencialesmezclas para el aglomerado asfltico del ncleo de lapresa.

Al margen de lo habitualmente realizado por el NGI, seincluy presiones de clula de 0,20 N/mm2 para simular msfidedignamente alguno de los niveles tensionales que po-dran darse en el cuerpo de presa. En todos los casos, se em-ple el mismo tipo de betn (B60/70), aunque se vari el por-centaje de conglomerante, la naturaleza de los ridos y lapresin lateral en la clula. Los ensayos triaxiales realiza-dos fueron los recogidos en la siguiente tabla:



N ensayo % betn Tipo de rido Tensin de confinamiento(MPa)

1 6,7 Calizo 0,5

2 7,0 Calizo 0,5

3 7,0 Calizo 0,5

4 7,0 Calizo 0,2

5 7,0 Silceo 0,2

6 7,3 Calizo 0,5

7 7,3 Silceo 0,5

TABLA 1.Caractersticas de los ensayos triaxiales realizados.


El mdulo de elasticidad que se deriva del primer tramode las curvas tensin-deformacin es bastante elevado de-bido a la viscosidad del betn utilizado. De hecho, la tenden-cia actual en ncleos asflticos parece conducir al uso de be-tunes menos viscosos.

Para contenidos del 7,0 y 7,3 %, se obtuvo un comporta-miento claramente dctil y tan slo se apreci una ligeraprdida de resistencia para deformaciones mayores que lade rotura y en una magnitud cercana al 8 % de la deforma-cin vertical.

Otro de los aspectos clave a determinar con estos ensayosfue la potencial dilatancia de las mezclas que, obviamente,disminuye al incrementarse la presin lateral y el contenidode betn. En cualquier caso, los aumentos de volumen fue-ron pequeos y no superaron el 0,50 % con deformacionesaxiales de hasta el 4 %.

Adems, los resultados obtenidos con ridos de natura-leza caliza y silcea resultaron prcticamente anlogos. Deesta forma, al emplearse una planta comercial de aglome-rado para la fabricacin, se dedujo que no era preciso modifi-car su configuracin cuando sta, adems del ncleo de lapresa, suministrara la capa de rodadura a las obras de unaautova cercana (con producciones lgicamente superiores).

En definitiva, los ensayos triaxiales permitieron estable-cer que el porcentaje de betn B60/70 ms recomendable eradel 7,30 %; debido a su alta viscosidad. Con esta proporcinse ha utilizado una mezcla con la trabajabilidad, flexibilidady ductilidad necesarias, manteniendo una dilatancia limi-tada.

3.2.3. Terrapln de ensayo La ltima fase del diseo de la mezcla para el aglomeradoasfltico se bas en la realizacin de varios terraplenes deprueba en las cercanas de la cerrada. Al margen de servircomo entrenamiento para los equipos de ejecucin del n-cleo, permiti poner a punto la maquinaria, comprobar la

elaboracin de mezclas in situ, verificar los niveles de com-pactacin alcanzados y realizar ensayos previos sobre lamezcla ejecutada.

3.3. PREPARACIN DEL APOYO PARA EL NCLEO Antes de iniciar la colocacin del ncleo asfltico, resultaimprescindible proceder a la preparacin del apoyo, tanto enlas losas de los estribos como en la galera central.

Por un lado, la superficie del hormign siempre debe te-ner una cierta rugosidad pero manteniendo la planeidad y,por otro, la mxima limpieza resulta ineludible.

A lo largo de toda la construccin, se ha lavado la superfi-cie de apoyo con agua a presin y cido disuelto. Posterior-mente se ha fabricado un mstic compuesto por la arenapreviamente combinada con un 5% de betn y que, una vezen la obra, se ha introducido en una pequea mezcladorajunto con el resto del betn necesario, un cido especial paramejorar la unin con el hormign y calor.

La temperatura de aplicacin del mstic es de 180C y,para su colocacin, este tajo no tiene por qu coincidir tem-poralmente con la puesta en obra del ncleo.

3.4. PUESTA EN OBRA DEL NCLEO ASFLTICO De cara a la puesta en obra del ncleo asfltico, se ha prepa-rado unos procedimientos que tienen en cuenta todas las la-bores a realizar a lo largo de la construccin de esta unidadde obra, incluyendo las modificaciones ms probables apriori.

Las primeras tongadas, realizadas de forma continua sinmquina extendedora y con un sobreancho, tienen un proce-dimiento que contempla la limpieza del mstic previamentecolocado sobre la superficie de apoyo y su calentamiento.Despus se emplea unos pequeos encofrados para contenerel aglomerado asfltico del ncleo que, junto con las transi-ciones, es vertido y compactado con las especificaciones de-ducidas de los terraplenes de prueba.


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FIGURA 3. Ejecucin de laprimera tongada del ncleoasfltico.


Una vez se cuenta con una base horizontal de ncleo ysuficiente espacio para manejar la extendedora, nicamentese emplea el procedimiento manual en el contacto de cadatongada con los estribos.

En la puesta continua del ncleo mediante extendedora, elprocedimiento indica la necesidad de utilizar el calentador enla primera capa del da para asegurar la perfecta unin entretongadas. El calor almacenado en la primera capa es sufi-ciente para la segunda o tercera capa, aunque cuando es nece-sario colocar tres capas al da se establece una parada de 1-2horas antes de la ltima, para que no se deforme por la com-pactacin. No obstante, al haberse ejecutado todo el ncleodurante el verano espaol y sin paradas superiores a tresdas, realmente se podra haber prescindido del calenta-miento. Igualmente, este procedimiento determina el desfasemximo admisible entre ncleo y transiciones respecto a losdems materiales, las actuaciones especiales relacionadas conla instalacin de los elementos de auscultacin y las condicio-nes para el paso de maquinaria sobre la unidad de obra.

Por ltimo, se ha determinado tambin el procedimientopara la retirada de capas defectuosas teniendo en cuenta sista se realiza antes o despus del enfriamiento de la misma.

4. CONTROL DE CALIDAD Seguidamente se indica con brevedad los controles de cali-dad aplicados durante la construccin.

4.1. MATERIALES En relacin con los materiales, los controles de calidad hanconsistido en lo siguiente:

Betn: Certificado de conformidad y caractersticascon cada suministro de la planta.

ridos: Control semanal de granulometras por laplanta suministradora y control de la densidad y ab-sorcin cuando sea requerido.

4.2. AGLOMERADO FABRICADO EN LA PLANTACon el material fabricado por la planta:

Elaboracin de probetas Marshall. Indice de huecos, como mnimo un ensayo completo

cada da de construccin. El contenido mximo permi-tido ha sido del 2%.

4.3. MUESTRAS ELABORADAS EN LA PLANTA Una vez elaboradas las probetas se ha realizado: Granulometra de los ridos y contenido de betn; un

ensayo mnimo por da. Los resultados deben verificiar la mezcla de diseo y

las desviaciones mximas permitidas han sido:7 % para ridos de 2 mm y mayor.5 % para ridos entre 0,251 mm.4 % para ridos que atraviesen el tamiz 0,125 mm.3 % para ridos con tamao inferior a 0,075 mm.3 % para el contenido de betn.

4.4. MUESTRAS EXTRADAS DIRECTAMENTE DEL NCLEOPor ltimo, se ha completado el control de calidad con la ob-tencin de muestras perforadas directamente sobre el n-cleo de la presa.

Una vez al mes, como mnimo, se ha extrado 3 testigosprocedentes del ncleo, con un dimetro de 100 mm y a unaprofundidad de 40 cm. En todas las ocasiones, el hueco gene-rado ha quedado posteriormente limpio y relleno con aglo-merado compactado en capas de espesor igual a 50 mm.Tras eliminar los 3 cm superiores de cada testigo y a fin decomprobar los ndices de huecos, la longitud restante ha sidocortada en trozos de 50-60 mm. Las especificaciones a cum-plir han sido:

Indice de huecos inferior al 3%.



FIGURA 4. Colocacin de laltima tongada del ncleo

asfltico.


Promedio del ndice de huecos, para todas las pastillasobtenidas del testigo, menor del 2,5%.

Slo una pastilla del testigo puede tener un ndice dehuecos superior al 3% y, en tal caso, ser menor del 4%.

Finalmente, se ha llevado a cabo un ensayo de permeabi-lidad mensual, sobre uno de los testigos, cuando as se haestimado conveniente.

5. CONCLUSIONES Aspectos medioambientales y relacionados con la disponibi-lidad de materiales, en calidad y cantidad suficiente, hancondicionado el diseo de la Presa de Mora de Rubielos.

Finalmente se ha escogido los materiales sueltos con n-cleo asfltico como solucin y, de las filosofas de diseo em-pleadas hasta ahora en esta tipologa de presas, Mora de Ru-bielos queda enmarcada entre las que poseen espaldones conparmetros tensodeformacionales superiores a los del ncleo.

Se ha mostrado los pasos seguidos al objeto de alcanzarlos requerimientos de calidad y seguridad impuestos; men-cionando las decisiones y medidas adoptadas por causa delas condiciones locales en materiales, mezclas, control de ca-lidad y puesta en obra.

A fin de asegurar una impermeabilidad mnima en el n-cleo (10-7 cm/s), el ndice de huecos se ha situado por debajo

del 3 % en todo momento. Es por ello que la necesidad decontar con una mezcla que no muestre dilatancia ha resul-tado clave teniendo en cuenta los niveles tensionales que,previsiblemente, existirn en el conjunto presa y cimiento.De hecho, la mezcla empleada ha mostrado unos patronesde flexibilidad y deformabilidad que le permiten cubrir lasincertidumbres asociadas al comportamiento.

En estas circunstancias, los ensayos previos realizadoscon materiales locales y los triaxiales llevados a cabo con va-rias mezclas, han facilitado la eleccin de la dosificacin es-pecfica ms adecuada. La bondad del diseo y los procedi-mientos de construccin se ha corroborado con la ejecucinde varios terraplenes de prueba y un modelo nmerico para,finalmente, asegurar su correcta implementacin medianteel programa de control de calidad.

6. REFERENCIAS

1. Kolo Veidekke. Noruega, enero de 2005. Informe de labo-ratorio para las obras Presa del embalse de Mora de Rubie-los.

2. Asphalt Institute. Mix design methods (Sixth edition).

3. Kaare Heg, 1993. Asphaltic Concrete Cores for Embank-ment Dams.



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