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Optimización del Hormigón para la Productividad

Guillermo Cavieres Pizarro Ingeniero Civil U.Ch. Jefe Técnico División Hormigones Ingeniería de IDIEM guillermo.cavieres@idiem.cl

Centro  de  Inves,gación,  Desarrollo  e  Innovación  en  Estructuras  y  Materiales  -­‐  IDIEM  

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Optimización del Hormigón

Temario

§  Aspectos generales §  Materiales componentes y diseño de mezclas §  Fabricación, colocación y compactación. §  Hormigones en viviendas industrializadas

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Optimización del Hormigón

¿Qué significa optimizar el hormigón?. §  ¿Cumplir la especificación de resistencia? §  ¿Menor costo? §  ¿Qué sea trabajable? §  ¿Qué sea durable? §  ¿Qué no se fisure? §  ¿Qué mejore los rendimientos?

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Aspectos Generales

Es aquel hormigón que una vez endurecido es capaz de mantener sus propiedades bajo las condiciones de exposición previstas para su vida útil. Un hormigón durable es obtenido a partir de componentes de buena calidad, diseñado mediante una diseño de la mezcla cuidadosamente estudiado, tomando en cuenta las condiciones a que estará expuesto y fabricado a través de un proceso productivo debidamente controlado, desde la compra y recepción de los materiales en terreno hasta su correcta colocación, compactación y curado en obra.

Hormigón Romano

Dolos Caleta Higuerillas 1993

Hormigón Resistente y Durable

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Aspectos Generales

Diseño  de  la  Mezcla  y  

Condiciones  de  Exposición  

Colocación    Compactación  

Curado  Recubrimiento  

Fabricación  y  Control  de  Calidad  en  Obra  

Calidad  de    Materiales    

componentes    

HORMIGON    DURABLE  

 Y  RESISTENTE  

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Por  algún  método  de  dosificación  se  debe  realizar  el  proporcionamiento  de  los  materiales  para  obtener  las  propiedades    requeridas  para  las  condiciones  en  que  se  u,lizará  el  hormigón.    Aspectos  a  considerar  

 

Diseño de Mezclas y Materiales

§  Las  especificaciones  técnicas  §  El  método  y  los  criterios  de  dosificación.  §  La  calidad  y  caracterís,cas  de  los  materiales.  §  Uso  de  adi,vos  químicos.  §  Las  condiciones  de  exposición  (durabilidad)  §  Las  condiciones  de  colocación  (ambiente)  §  Algún  otro  aspecto  especial  

 

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§  Especificaciones  por  prescripción.  En  éstas  se  ,ende  a  definir,  acotar  y  detallar  todos  y  cada  uno  de  los  componentes  del  hormigón  proponiendo  dosificaciones  con  las    cuales  se  espera  tener  ciertos  resultados.    No  siempre  se  ob,ene  lo  que  se  quiere.  

§  Especificaciones  por  comportamiento.  En  éstas  se  definen  los  resultados  finales  que  se  esperan  y  se  deja  en  libertad  de  lograrlos  de  manera  que  sea  más  eficiente,  respaldando  éstos  mediante  estudios  serios  y  acabados.  

 

Diseño de Mezclas y Materiales

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Granulometría de la Mezcla - FAURY - 40 mm incluye al cemento como otro árido

0510152 02 53 03 54 04 55 05 56 06 57 07 58 08 59 09 510 0

2 01052 ,51,2 50 ,6 30 ,3 150 ,160 ,0 8 4 00 ,0 0 6 5

M E Z C L A S  T A M A ÑO  M A X IM O  4 0  mm  s in  c o ns ide ra r  e l  e fe c to  de   la  do s is  de  c em ento .

10 0

6 6

4 9

4 0

3 0

2 113

42 0

10

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

10 0

4 02 01052 ,51,2 50 ,6 30 ,3 20 ,16

B A N D A S  D E  T R A B A J O  D E  A R ID O  C OM B IN A D O

Este  método  de  dosificación  si  considera  el  efecto  de  la  can,dad  de  cemento  en  la  mezcla.  

Este  método  de  dosificación  no  considera  el  efecto  de  la  can,dad  de  cemento  en  la  mezcla.  

Se  pierde  eficiencia  del  cemento  en  la  dosificación.  §  Hormigones  con  dosis  bajas  à  hormigones  poco  trabajables  §  Hormigones  con  dosis  altas    à  hormigones  muy  finos  (más  agua)  

Diseño de Mezclas y Materiales

Métodos de diseños de mezclas (ejemplo)

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Condiciones  de  Exposición  del  Hormigón    

 

Diseño de Mezclas y Materiales

La    condición  de  uso  a  la  que  estará  expuesto  el  hormigón  determina  el  diseño  de  la  mezcla,  los  componentes  (;po  cemento,  ;pos  de  adi;vos,  áridos),  incluso  la  forma  de  colocación  y  las  posibles  protecciones.  

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Cemento    ü  Tipo  y  grado  de  cemento.  Los  cementos  con  adiciones  presentan  mejor  

comportamiento  a  ataques  internos  y  externos  al  hormigón.  ü  Se  debe  evaluar  el  comportamiento  conjunto  del  cemento  con  los  áridos  ante  

reacciones  como  ataques  de  sulfatos,  cloruros  y  álcali  agregado.  ü  Se  debe  evaluar  la  compa,bilidad  de  los  adi,vos  con  los  cementos.  ü  Relación  A/C  máxima.  No  es  suficiente  por  sí  misma.  Debe  estar  relacionada  con  

resistencia  e  impermeabilidad  (penetración  de  agua).  ü  Respetar  dosis  mínimas:    240  kg.cem/m3  (estructuras  no  expuestas).                    270  kg.cem/m3  (estructuras  expuestas)  

Diseño de Mezclas y Materiales

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Diseño de Mezclas y Materiales

q  Áridos  ü  Son  fundamentales  en  lograr  un  hormigón  durable  y  resistente.  ü  Calidad  depende  de  su  origen  y  proceso  de  producción.  ü  Caracterís,cas  de  forma,  dureza,  tamaño,  densidad,  porosidad,  limpieza,  

impurezas  y  granulometría  pueden  generar  diferencias  sustanciales  en  los  hormigones  obtenidos.  

ü  Tienen  directa  influencia  en  la  resistencia,  durabilidad  y  en  la  trabajabilidad  de  los  hormigones  diseñados.  

ü  Se  deben  inves,gar  detenidamente  sus  aspectos  de  durabilidad  antes  de  su  uso  (reacciones  expansivas)  

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q Áridos  La  granulometría  y  el  proporcionamiento  de  los  áridos  juegan  un  rol  muy  importante  en  el  diseño  de  las  mezclas  y  las  propiedades  del  hormigón  fresco  y  endurecido.  Con  un  árido  bien  graduado  se  producirá  la  resistencia  máxima  posible  con  la  mínima  can,dad  de  cemento.  

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1052,51,250,630,320,16 40

Pasa (%)

Tamiz (mm)

20

Mezcla Total (Aridos + Aglomerantes) : Faury:

ZDepende del

Cono deseado0

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Pasa (%)

Tamiz (mm)

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Mezcla Total (Aridos + Aglomerantes) : Faury:

ZDepende del

Cono deseado

Faltan tamaños

Diseño de Mezclas y Materiales

Materiales

Hormigón se segrega

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Diseño de Mezclas y Materiales INFORME Nº 711.628 INFORME Página 5 de 13

PROSPECCIÓN EN PILAR P24 DE HORMIGÓN ARMADO, CENTRAL TARAPACÁ

El pilar P24 presenta un significativo agrietamiento, predominantemente vertical, siendo mayor en la

cara poniente, en donde se pudieron percibir grietas de espesores del orden de 20mm en algunos

casos. La mayor parte de las grietas existentes se encontraban selladas con algún producto

epóxico de inyección.

Si bien los términos de referencia de Endesa para este trabajo indicaban la extracción de testigos

con la central detenida, se decidió por parte del inspector de Endesa, que los trabajos se realizarían

con la central en funcionamiento. Se tenía presupuestada la prospección a través de testigos en las

caras norte y sur del pilar, al inspeccionar éste, se determinó que la cara sur, no poseía las

condiciones necesarias de seguridad para la instalación y operación del equipo de sondaje, al

encontrarse en ella instalaciones a una alta temperatura adosadas al pilar, por lo cual el inspector

de Endesa determinó como área posible de prospección, la cara oriente del pilar.

Figura 4.2.1 Inspección en pilar p24, se observan múltiples fisuras selladas con un material

epóxico.

4.3 Extracción y ensayo de testigos de hormigón

De acuerdo con el objetivo de este trabajo, estaba presupuestado la extracción de 3 testigos de

hormigón del pilar P24, de 60cm de longitud cada uno, según se establece en la propuesta

SHI.2011-0105 y en el documento “10320-03-02-IIC-ITE-006 Versión A”, sin embargo atendiendo a

las condiciones encontradas en terreno, fue necesario introducir algunas variaciones al

procedimiento y a la metología de extracción de testigos, según se detalla en el anexo A de este

informe. Cada modificación a la metodología fue analizada y definida en terreno por el profesional

de Idiem y aprobada por el inspector de Endesa, quien asesorado por el ingeniero Orlando Hofer,

supervisó los trabajos.

Reacción  álcali  agregado  Ataque  por  cloruros  y  sulfatos  en  los  áridos  

q  Áridos  

INFORME Nº 711.628 ANEXO A Página 1 de 12

PROSPECCIÓN EN PILAR P24 DE HORMIGÓN ARMADO, CENTRAL TARAPACÁ

ANEXO A. DETALLE DE LA EJECUCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LA EXTRACCIÓN DE TESTIGOS A1. Testigo Nº1. Se definió el área para realizar la extracción del testigo considerando la posición detallada en las especificaciones entregadas por el mandante, el correcto anclaje del equipo de perforación y además que fuese un sector con baja probabilidad de encontrar armadura, detectada con el pacómetro. El testigo se extrajo a 140 cm de altura y a 70 cm desde la arista poniente del pilar.

Figura Nº A.1.1. Extracción testigo Nº1. Al realizar la perforación, se encontró con enfierradura vertical, Ø32, correspondiente a la malla exterior del pilar. El estado del hormigón y la baja adherencia de éste con la armadura, provocaron la fragmentación del testigo, no permitiendo seguir con la extracción, al quedar la enfierradura íntegra a la vista. Se verificó el recubrimiento de la armadura externa, encontrándose un espesor de 10 cm aproximadamente, lo cual explica en parte, la dispersión del pacómetro observada en un principio. Se procede a realizar un sondaje de exploración contiguo al ejecutado, de manera de determinar el real espaciamiento de las barras que constituyen la armadura vertical del pilar (testigo Nº2).

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q  Adi,vos.  

ü  Cada  adi,vo  ,ene  propiedades  específicas  y  éstas  pueden  actuar  en  el  hormigón  en  forma  diferente  según  el  ,po  de  cemento  a  usar.  

ü  El  uso  de    adi,vos  en  general    mejora  la  calidad  de  la  mezcla.  ü  Elegir  bien  los  adi,vos  a  usar  es  fundamental  para  lograr  las  propiedades  deseadas.  ü  No  da  lo  mismo  cualquiera.  El  efecto  reductor  de  agua,  la  acción  dispersante    y  la  

compa,bilidad  química  con  el  cemento  puede  producir  resultados  muy  dis,ntos.  

Diseño de Mezclas y Materiales

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Diseño de Mezclas y Materiales

!

q  Adi,vos.  

Retardos  de  fraguado  

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Mantener  la  homogeneidad  del  hormigón  en  todos  sus  procesos  (evitar  segregación)  

Dosificación  (receta)  

Fabricación  

Transporte  

Colocación  

Compactación  

El hormigón finalmente colocado en el elemento debe mantener las características de la dosificación (receta)

Fabricación, Colocación y Compactación

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Fabricación, Colocación y Compactación

Errores  de  diseño,  fabricación,  colocación  y  compactación  

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Hormigones en Vivienda Industrializada

Consul,ng  for    

renova,ons  the  project  solu,on  

Influencing    the  choice  of    roducts  

Influencing      

material  

Construc,on    idea  

Planning   Tendering  Construc,on    execu,on   U,liza,on  

Consul,ng  for    

renova,ons  

Influencing    Influencing      

Hormigones  No  bombeables   Planning  

Hormigones  Bombeables   Tendering  

Hormigones  Fluidos  

Hormigones  altamente    fluidos  

U,liza,on  Hormigones    autocompactantes  

Trabajabilidad    

Produc;vidad    

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§  Espesor de muros §  Métodos de colocación §  Densidad de armaduras §  Rendimiento de colocación §  Mano de obra disponible §  Calidad de terminación superficial

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Aspectos a considerar para elegir bien el hormigón

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§  Hormigón normal, bombeable, fluido, autocompactante §  Método de colocación y compactación a utilizar §  Tipo de terminación superficial

§  Menor tamaño máximo de árido (20 mm o 10 mm) §  Menor aparición de nidos §  Menor segregación §  Menor atrapamiento de árido entre moldaje y armadura

§  Mayor docilidad (asentamiento de cono) §  Mayor velocidad de colocación §  Menores puntos de descarga §  Facilidad de colocación §  Menores faenas de vibrado §  Facilidad de compactación

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Aspectos a considerar para elegir bien el hormigón

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La actual tecnología de los hormigones altamente fluidos y autocompactantes lograda con la aparición de nuevos aditivos de última generación (hiperplastificantes, viscosantes, retenedores de cono ) ha mejorado la colocación en obra, aumentado la productividad y la calidad Ventajas §  Disminución  o  eliminación  de  la  

segregación  §  Mayor  cohesión  §  Mejor  bombeabilidad  §  Mayor  impermeabilidad  §  Menor  retracción  

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§  Mayor  ;empo  de  matención  de  cono  sin  retardo  §  Mayores  resistencias  iniciales  y  finales.  §  Menores  costos  por  reparaciones.  

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0 20 40 60 80 100

0 30 60 90 Tiempo  (minutos)

Docilidad  

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§  Facilidad  de  colocación  por  disminución  de  puntos  de  descarga.  

§  Poco  o  nulo  vibrado  (compactación)  §  Mayor  rendimiento  del    hormigonado.  §  Menor  uso  de  mano  de  obra  o  mano  de  obra  

menos  calificada  §  Gran  terminación  en  vanos  y  lugares  de  diVcil  

acceso.  §  Buen  acabado  en  hormigones  vistos.  §  Disminución  o  supresión  de  ruidos.  

Hormigones en Vivienda Industrializada

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En   1908,   Thomas   Alva   Edison  d i señó   y   cons t ruyó   l a s  primeras  casas  de  hormigón  en  la   Unión,   Nueva   Jersey.   Hoy  todavía  existen.  

E n   1 9 1 3   p a t e n t ó   e s t e  procedimiento  construc;vo  

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Muchas  gracias    por  su  atención  

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