Revista n6 Full

E d i t o r i a l

ESTIMADOS LECTORES

Q

ueremos agradecer la acogida qua ha tenido nuestra Revista de la Construccin, la que, debemos destacar, se encuentra en permanente evaluacin por parte de organismos internacionales especializados en temas de difusin cientfica, con resultados muy positivos, de los cuales tomamos en especial consideracin sus observaciones para aplicarlos en cada edicin, lo que significa un constante mejoramiento con el fin de abarcar de manera eficaz la informacin brindada en los artculos publicados y poder contribuir a la comunidad con temas actualizados y de calidad. En esta edicin queremos destacar el aporte informativo proporcionado por investigadores extranjeros, los que, adems de expresar un constante inters por ser partcipes de este proyecto, contribuyen al complemento de estudios realizados en nuestro pas. Artculos como el Rol de la Envolvente en la Edificacin Sustentable resaltan la importancia que ha tomado el tema de ahorro de energa en la construccin en varios pases de Latinoamrica y que ya se ha implementado en la regin con resultados positivos. Tambin nos merece una especial consideracin la investigacin de profesores de nuestra Escuela realizada en otros pases en conjunto con profesionales de otras reas como es el caso del Proyecto de Restauracin y Rehabilitacin del Palacio del Marqus de la Conquista en el que se destaca otra mirada de la Construccin y se puede considerar como una invitacin a valorar y cuidar nuestro Patrimonio Cultural. Tenemos la oportunidad de felicitar a los nuevos titulados, los que bajo el alero de la enseanza impartida en nuestra Universidad y Escuela, estamos seguros, sern una contribucin importante a los proyectos de nuestro pas. Los invitamos a seguir formando parte y colaborando con nuestra Revista. Atentamente,

Dr. Miguel Andrade Garrido Editor Responsable Revista de la Construccin

Director Cristin Piera Godoy Editor Responsable Miguel Andrade Garrido ([email protected]) Comit Editorial: Cristin Piera Godoy: Director de la Escuela de Construccin Civil de la Pontificia Universidad Catlica de Chile. Profesor titular de la Escuela de Construccin Civil, Pontificia Universidad Catlica de Chile. Oladis Marici Troconis de Rincn: Ingeniero Qumico, Magster en Corrosin, Universidad del Zulia, Venezuela. Consultora de la Gobernacin del Estado de Zulia, Venezuela. Vctor Manuel Jarpa: Constructor Civil, Pontificia Universidad Catlica de Chile. Consejero de la Cmara Chilena de la Construccin. Jos Char Chacn: Constructor Civil, Pontificia Universidad Catlica de Chile Profesor de la Escuela de Construccin Civil, Universidad Andrs Bello. Jos Calavera Ruiz: Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Ingeniero Tcnico de Obras Pblicas. Manuel Recuero: Doctor en Ciencias Fsicas, Universidad Autnoma de Madrid, Espaa. Profesor Titular, Universidad Politcnica de Madrid, E.T.S.I Industriales, Espaa. Andr de Herde: Ingeniero Civil, Arquitecto, Universit Catholique de Louvain, Blgica. Profesor Ordinario. Decano Facultad de Ciencias Aplicadas de la Universidad Catlica de Lovaina, Blgica. Leonardo Meza Marn: Constructor Civil, Pontificia Universidad Catlica de Chile. Candidato a Doctor Universidad Politcnica de Madrid. Carlos Bosio Maturana: Ingeniero Civil - Universidad de Buenos Aires, Argentina. Mster en Direccin de Empresas Constructoras e Inmobiliarias (MDI), Universidad Politcnica de Madrid. Javier Ramrez: Licenciado en Arquitectura, Universidad Autnoma de Puebla, Puebla, Mxico. Doctor (c) en Arquitectura, Unidad de Postgrado de Arquitectura, UNAM, Mxico. Miguel Andrade Garrido: Doctor en Ciencias de la Educacin, Pontificia Universidad Catlica de Chile. Profesor Auxiliar y Coordinador de Investigacin y Publicaciones de la Escuela de Construccin Civil de la Pontificia Universidad Catlica de Chile. Comit Asesor: Felipe Vidal Silva Constanza Balart Castillo Leonardo Meza Marn Marcela Bustamante Salgado Direccin Postal Revista de la Construccin: Av. Vicua Mackenna 4860, Macul. Santiago de Chile Escuela de Construccin Civil Pontificia Universidad Catlica de Chile, Santiago Fonos: 56-2-686.45.51 - 56-2-686.45.65 Fax: 56-2-553.64.89 www.construccioncivil.puc.cl e-mail: [email protected]

SUMARIOROL DE LA ENVOLVENTE EN LA EDIFICACIN SUSTENTABLE ________________________________________ 5SILVIA DE SCHILLER, JOHN MARTN EVANS, ARGENTINA

EVALUACIN DE RECUBRIMIENTOS SUPERFICIALES EN LA CORROSIN DEL HORMIGN ARMADO EN AMBIENTES INDUSTRIALES _______________________________________________________________________ 13ROSA VERA, JUDITH APABLAZA, A. MARA CARVAJAL, CHILE

RESISTENCIA Y DOCILIDAD DE LOS HORMIGONES PREMEZCLADOS EN FUNCIN DEL TIEMPO ________________ 19MARA SOLEDAD GMEZ, SERGIO VIDAL, CHILE

CEMENTOS A MEDIDA CON MATERIAL CALCREO Y ESCORIA GRANULADA DE ALTO HORNO: OPTIMIZACIN DE LA RESISTENCIA ___________________________________________________________________ 24M. F. CARRASCO, V .L. BONAVETTI, G. MENNDEZ, E .F. IRASSAR, ARGENTINA

ESTUDIO SOBRE UN MTODO DE RECUPERACIN DE HORMIGONES CARBONATADOS: PROCESO DE REALCALINIZACIN ________________________________________________________________ 35A. M. CARVAJAL, A. ACUA, F. ACUA, A. HERRERA, R. VERA, CHILE

INFLUENCIA DEL CURADO INICIAL SOBRE LAS PROPIEDADES DE HORMIGONES CON CEMENTOS COMPUESTOS ___ 41V. L. BONAVETTI, G. MENNDEZ, E. F. IRASSAR, ARGENTINA

ESTUDIO DE LOS REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS RIDOS PARA SU EMPLEO EN TRATAMIENTOS SUPERFICIALES ___ 50ROSA HERERA DE LA ROSA, CUBA

IMPACTO DEL RUIDO URBANO EN EL VALOR DE LOS DEPARTAMENTOS NUEVOS: UN ESTUDIO DE PRECIO HEDNICO APLICADO A BIENES AMBIENTALES _______________________________________________ 59CARLOS AGUIRRE, RODRIGO RAMOS, CHILE

PROYECTO DE RESTAURACIN Y REHABILITACIN DEL PALACIO DEL MARQUS DE LA CONQUISTA, TRUJILLO, CCERES, ESPAA (PARTE I: ANTECEDENTES GENERALES) _______________________________________ 70FRANCISCO JAVIER PRADO, CHILE

DESARROLLO DE UN INSTRUMENTO DE VARIABLES QUE PODRAN INFLUIR EN LA SATISFACCIN LABORAL DE TRABAJADORES DE LA CONSTRUCCIN EN SANTIAGO DE CHILE ________________________________ 81CARLOS AGUIRRE, MIGUEL ANDRADE, ANTONIETA CASTRO, CHILE

EN LA BSQUEDA DE SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS PARA PREVENIR PATOLOGAS EN LAS VIVIENDAS SOCIALES __ 91ENTREVISTA A FRANCIS PFENNINGER

TITULADOS ________________________________________________________________________ 94

EVALUACIN DE LOS ARTCULOSPBLICO OBJETIVOLa Revista de la Construccin est dirigida a profesionales, constructores, acadmicos, investigadores, empresas, arquitectos, ingenieros y toda aquella persona que desee profundizar y actualizar sus conocimientos en el rea de la construccin, por ello invitamos a todos los profesionales y acadmicos a enviar sus apor tes para ser evaluados y eventualmente publicados en este medio.

OBJETIVOSLos objetivos de la Revista de la Construccin son: 1.- Difundir los nuevos conocimientos en todos los mbitos relacionados con la Construccin (Edificacin, Obras Civiles, Materiales, Negocios, Enseanza, etc.). 2.- Proporcionar a los profesionales del rea un material de discusin que renueve y actualice sus conocimientos. 3.- Difundir nuevas tecnologas aplicadas en la Construccin en el medio nacional e internacional. 4.- Proporcionar a los acadmicos nacionales y extranjeros de un medio avalado internacionalmente, con el fin de compar tir sus conocimientos y abrir la discusin en las temticas planteadas.

EVALUACIN DE ARTCULOS1.- El equipo editorial, conformado por dos profesionales del rea de la Construccin y el Editor, tiene la responsabilidad de recepcionar los ar tculos y emitir un primer juicio sobre los aspectos formales, adems de rechazar un ar tculo cuando ste no cumpla con las instrucciones bsicas para su publicacin y est fuera de la temtica de la Revista o bien no cuente con suficiente mrito cientfico y acadmico. 2.- El Editor enviar el ar tculo a un rbitro (miembro del Comit Editorial) especialista en el rea del tema, el cual deber realizar su evaluacin de acuerdo a una pauta previamente confeccionada. Este rbitro deber rechazar, aceptar o bien aceptar con distincin un ar tculo. En caso de rechazo se deber fundamentar esta situacin, luego el ar tculo ser devuelto al autor con las observaciones per tinentes. 3.- Los rbitros o evaluadores debern verificar que se cumplan todos los aspectos formales, adems de comprobar que las conclusiones estn acordes con los diseos metodolgicos expuestos y los objetivos planteados. Los rbitros conocern la identidad de los autores, pero estos desconocern a sus evaluadores. 4.- De existir observaciones, sean menores o medianas, y si el ar tculo est aceptado, el Editor se contactar con el autor para que este realice las modificaciones indicadas en un plazo prudente, una vez realizadas estas modificaciones el ar tculo estar en condiciones de ser publicado. 5.- Si el ar tculo no es aceptado ser enviado a otro rbitro; si el rechazo es confirmado, el ar tculo lo ser definitivamente y se comunicar al autor esta decisin y se enviarn las evaluaciones correspondientes. 6.- Si el ar tculo es rechazado por un rbitro y aceptado por un segundo, se enviar el ar tculo a su autor con las evaluaciones correspondientes, una vez que se hayan realizado las modificaciones el Comit Editorial lo incluir nuevamente en la lista de ar tculo para evaluar.

Pginas: 5 - 12

Rol de la Envolvente en la Edificacin SustentableEn el marco del creciente impacto ambiental del hbitat construido, este trabajo analiza los factores de mitigacin al alcance de usuarios y productores para lograr un desarrollo sustentable del sector de la construccin. La preocupacin por implementar sistemas de calificacin y el creciente inters por establecer procedimientos de evaluacin para cer tificar edificios de bajo impacto, desarrollados en varios pases industrializados, demuestra la necesidad de promover mtodos regionales de evaluacin de sustentabilidad en el sector de la construccin. El trabajo presenta ejemplos de edificios innovadores que incorporan estrategias verdes y estudios de eficiencia energtica para optimizar el compor tamiento de fachadas y la calidad ambiental de interiores, realizados en el Centro de Investigacin Hbitat y Energa a fin de evaluar el diseo de envolventes en la produccin de Edificacin Sustentable. Palabras clave: Edificacin sustentable, eficiencia energtica, impacto ambiental.

Autores: Silvia de Schiller y John Martn Evans Colaborador: Julin Evans Directores, Centro de Investigacin Hbitat y Energa. Facultad de Arquitectura, Diseo y Urbanismo Universidad de Buenos Aires, Argentina email: [email protected] Fecha de recepcin : 15/04/05 Fecha de aceptacin : 29/04/05

Envelope Performance in Sustainble BuildingIn the framework of increasing environmental impact of the built environment, this paper analyses the mitigation factors in hands of users and producers to achieve sustainable development of the building sector. The concern to implement qualification systems and the growing interest to establish ranking procedures to certify low impact building, developed in several industrialised countries, demonstrate the need to promote regional assessment methods to evaluate sustainability in the building sector. The paper presents examples of innovative buildings that incorporate green strategies and energy efficiency studies to optimise facades performance and indoor environmental quality, carried out in the Research Centre Habitat & Energy in order to evaluate skin design in the production of Sustainable Building. Keywords: Sustainable Building. Energy Efficiency. Environmental Impact.

INTRODUCCIN

dial con las emisiones GEI, gases efecto invernadero, y productos qumicos que La creciente conciencia del impacto disminuyen el efecto protector de la capa ambiental de las actividades del hombre de ozono. durante las ltimas dcadas, especialmente despus de la Cumbre de Ro de A pesar de esta conciencia generalizada, Janeiro en 1992, es reflejo de los impac- las prcticas convencionales en el diseo y tos del desarrollo y la globalizacin, que construccin de edificios no han cambiado exceden la escala local y regional para en forma significativa. Sin embargo, como producir cambios crecientes a nivel mun- se demuestra aqu, el impacto ambiental

Resumen

Abstract

de la edificacin no es solamente importante por su propio peso, sino que adems su contribucin representa una proporcin significativa de todos los impactos ambientales a nivel nacional, como es el caso de Argentina, y consecuentemente afecta al desarrollo regional.

Revista de la Construccin. Vol. 4 N 1 - 2005

5

Silvia de Schiller, John Martn Evans

Escala y factores intervinientes en el impacto ambiental del hbitat construido

Los distintos tipos de impactos, desde el calentamiento global a la incidencia del sol y viento en mbitos urbanos, varan en dimensin e intensidad y se afectan mutuamente al interactuar entre s, segn su escala: Igualmente impor tante es el reconocimiento del creciente y constante aumento Escala Mundial: cambio climtico y de la dependencia en fuentes de energa calentamiento global no renovables, situacin muy problem Escala Regional : lluvia cida, polucin tica en Argentina, que cuenta con solo area once aos de reservas con la demanda Escala Urbana: isla de calor, polucin actual. Impor tante es tener en cuenta, area y trmica por lo tanto, que este plazo se reduce en Escala Local: ruido, modificacin de funcin del aumento previsible de la demicroclima (sombra, viento, etc.) manda, considerando par ticularmente la poltica manifiesta de incentivar variados En la Tabla 1 se presenta un resumen de procesos de reactivacin econmica al los impactos ms impor tantes del hbitat intentar emerger de la crisis del 2001. construido en Argentina, basado en estudios realizados en el CIHE, Centro de Adicionalmente a la sustentabilidad Investigacin Hbitat y Energa. ecolgica y ambiental, los proyectos

petrleo y carbn provocan impactos ambientales muy significativos, de modo que es relevante identificar los componentes que producen estos impactos y detectar la proporcin que proviene de los edificios y de la infraestructura urbana en la cual se integran.

cios deben ofrecer espacios interiores y exteriores de alta calidad ambiental, logrando satisfaccin para los usuarios con mnimos impactos.

OPTIMIZACIN DEL DISEO ARQUITECTNICO Y EVALUACIN DE SU IMPACTOEn ese proceso, es impor tante realizar una serie de estudios par ticularizados y ensayos en laboratorio durante el proceso de diseo, a fin de verificar y mejorar el compor tamiento energtico-ambiental del proyecto, el cual redunda a su vez en una serie de beneficios sociales, como salud y confor t, y econmicos como productividad y eficiencia. Para la instrumentacin de dichas practicas, las tcnicas de simulacin numrica y fsica permiten evaluar factores tales como:

ENERGA Y SUSTENTABILIDADUn aspecto de creciente impor tancia para la sustentabilidad del hbitat construido en Argentina, as como en otros pases de la regin, es la demanda de energa de edificios. El uso de recursos energticos fsiles como el gas y los derivados del

Tabla 1: Impactos del Hbitat ConstruidoAspecto Demanda de energa Emisin, gases efecto invernadero Residuos slidos Aguas pluviales Polucin trmica Polucin area Porcentaje 45% 25% 50% 60% 35% 20% Impactos

de arquitectura deben alcanzar susten- Incidencia de radiacin solar en fatabilidad econmica y social. Despus chadas, eficacia de elementos de de tres dcadas de energa abundante proteccin solar y el riesgo de sobrea bajo precio, se puede prever un nuecalentamiento. vo contexto energtico, donde solo los Calidad, distribucin y nivel de ilumiedificios energticamente eficientes nacin natural en interiores. son o podrn llegar a ser sustentables Control y manejo de temperaturas en el tiempo. Paralelamente, los edifiinteriores, la incidencia de riesgo de condensacin y las prdidas de energa en invierno. Las Figuras 1a, 1b, 1c, 1d, 1e y 1f son indicativas de una serie de ensayos realizados en el Laboratorio de Estudios Bioambientales del CIHE durante el proceso de toma de decisiones de proyecto de edificios de gran altura en la ciudad de Buenos Aires.

Polucin area y trmica Calentamiento global Relleno sanitario, transporte Inundaciones, polucin de aguas Isla de calor urbano Smog, polucin area

6


Pginas: 5 - 12

ROL DE LA ENVOLVENTEEl diseo de las envolventes que, por sus caractersticas y resoluciones de fachadas y cubier tas les corresponde una responsabilidad impor tante de su interaccin con el ambiente, es un factor fundamental en el logro de edificios sustentables de gran eficiencia energtica y bajo impacto ambiental. Diseos inteligentes, creativos e innovadores de las envolventes edilicias proporcionan las siguientes ventajas, tanto ambientales como econmicas, al reducir la demanda de energa convenFigura 1a: Estudio de Asoleamiento e Impacto Figura 1b: Estudio de Captacin y Proteccin cional y ofrecer mejores condiciones inSolar en Fachadas en el Heliodn del CIHE. Solar sobre Fachadas en Edificios en Torre teriores. En este contexto, las decisiones de diseo a tomar en distintas escalas de la produccin de edificios, ya sea por el aliento de una legislacin energtica y ambientalmente responsable, como por exigencias del mercado o por la escasez de recursos, debern atender los siguientes factores: Control de prdidas excesivas de energa en inviernoFigura 1c: Alternativas de Proteccin Solar y Verificacin segn Hora del Da y Estacin del Ao. Figura 1d: Estudio de Captacin Solar y Nivel de Sobrecalentamiento en Interiores.

Proteccin del ingreso incontrolado de radiacin solar en verano Captacin de radiacin solar en invierno con apor te parcial de energa renovable Iluminacin natural de interiores Disminucin del impacto ambiental de los materiales

Figura 1e: Ingreso de Sol en Invierno.

Figura 1f: Calidad de Iluminacin Natural.


7


Figura 3a: Estudio de Ingreso de Sol en Invierno, Proyecto Aeropuerto Internacional de Ezeiza, Buenos Aires.

Figura 2: La Problemtica de la Proteccin Solar en Edificios en Altura y de Planta Extendida, con Pieles Vidriadas, Muros-Cortina y Pantallas Estructurales en Buenos Aires.

APORTE DE TECNOLOGAS DE CERRAMIENTOS Y EDIFICACIN SUSTENTABLE

Iluminacin natural: Figura 3b: Estudio de Alternativas de Cubierta, Mejorar la calidad y distribucin de luz Fachada y Alero, Aeropuerto Internacional de Ezeiza, Buenos Aires. natural Evitar disconfor t visual SECUENCIA Y PASOS EN LA En este esfuerzo complementado entre Ofrecer visuales hacia el exterior OPTIMIZACIN DEL PROYECTO poltica ambiental y desarrollo de un hbitat construido sustentable, las tec- Ventilacin natural: En el proceso de optimizacin del pronologas de cerramientos tienen un rol Mejorar la calidad del aire interior yecto, se pueden establecer una serie de muy significativo en el apor te de eficacia Reducir el acondicionamiento ar tificial acciones a realizar en las distintas escatrmica, lumnica y visual, junto a la efilas de intervencin, segn la siguiente ciencia y cumplimiento de las estrategias Vegetacin en el ambiente interior y secuencia: claves para lograr Edificacin Sustenta- exterior: 1. Definir objetivos ambientales, socia Optimizar el uso funcional de la vege- les y econmicos: ble, enunciadas a continuacin: tacin Estrategias de control luz, aire y energa Eficiencia energtica y control trmico: Facilitar la adecuacin y gradacin en fachadas microclimtica Evitar ganancias solares estivales exce Recursos disponibles sivas Nivel de control del usuario Vnculo fsico con el exterior: Control de prdidas invernales Moderacin del impacto de variaciones Favorecer las visuales y proveer expan- 2. Incorporar estrategias claras al inicio siones al exterior climticas del proyecto: Posibilitar actividades en exteriores con Forma edilicia, orientacin, alternativas variedad ambiental de diseo

8


Pginas: 5 - 12

Carcter y tratamiento de la envolvente: cacin y cer tificacin, cuyos principales fachadas + cubier tas objetivos son: Relacin interior - exterior: amigable Promover el valor agregado del edificio con usuarios + ambiente sustentable en el mercado. Orientar al proyectista hacia soluciones 3. Verificar la eficacia de las estrategias: sustentables durante el proceso pro Simulacin fsica de factores bsicos: yectual. luz, sol, viento Lograr transparencia y confiabilidad en Simulacin numrica de compor tael proceso de evaluacin de sustentamiento trmico bilidad.

- Tecnologa constructiva - Expectativas y entorno social Las Figuras 5 y 6 indican la distribucin del puntaje asignado a distintos aspectos de la sustentabilidad de edificios. Entre los aspectos que contribuyen sustancialmente a la sustentabilidad se incluyen la conser vacin de fuentes de energa y la eficiencia en el uso de energa, la conservacin de agua, la seleccin de materiales sanos y de bajo impacto y la creacin de espacios de alta calidad ambiental. Ello pone en evidencia el valor de la envolvente en el impacto ambiental de los edificios, tanto al ambiente exterior y su contribucin a la isla de calor de la ciudad, como al ambiente interior y su impacto en la productividad, salud y confor t de sus ocupantes.

4. Demostrar el logro de aspectos califi- Para lograr estos objetivos, los sistemas cables de sustentabilidad en el proceso de cer tificacin requieren un desarrollo de certificacin. que contemple las siguientes caractersticas: 5. Medir resultados y aplicar las leccio- Evaluacin independiente del proyecnes aprendidas. tista. Criterios objetivos preestablecidos. CALIFICACIN Y CERTIFICACIN Proceso de evaluacin que asegure replicabilidad y control de cer tificacin. A fin de evaluar, medir y promover las Criterios que respondan al contexto caractersticas sustentables de edificios, regional: Es impor tante notar que el diseo de la se han desarrollado sistemas de califi- Clima y entorno ambiental envolvente juega un rol fundamental en este aspecto, y por lo tanto los factores energticos tienen un puntaje alto en los sistemas de cer tificacin de edificios.

Ello ocurre en el sistema BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method), el Mtodo de Evaluacin Ambiental del Centro de Investigacin de la Edificacin desarrollado en el Reino Unido y ya con amplio grado de implementacin en el mercado local, especialmente en edificios de oficinas y ahora tambin para proyectos del sector vivienda. A su vez, el sistema LEED (Leadership in Environmentally Efficient Design), Liderazgo en Diseo Ambientalmente EficienFigura 4: Estudio en Laboratorio de Optimizacin de las Envolventes para 12 Torres con 48 Orientaciones de Fachada para Lograr Eficiencia Energtica en el Proyecto de la Ciudad Judicial de te, desarrollado en Estados Unidos por el USGBC, Consejo Estadounidense de la Barcelona.


9


Figura 5: Sistema de Certificacin BREEAM y la Distribucin Porcentual del Puntaje.

Figura 7a: Atrio de Ventilacin e Iluminacin Natural en el Edificio Sanitas, Madrid.

Figura 7b: Vista Exterior del Edificio Sanitas, Madrid.

Figura 6: Sistema de Certificacin LEED y la Distribucin Porcentual del Puntaje.

Construccin Verde, cuenta con creciente aceptacin en Canad y otros pases. El Edificio Sanitas, constr uido en Madrid, fue el primer intento en Espaa de evaluacin edilicia con el sistema Figura 8a: Paneles Fotovoltaicos e Iluminacin LEED, demostrando que los recursos de Natural Cenital en el Atrio del Edificio de Oficinas de la Administracin de Agua, Middelberg, sustentabilidad son compatibles con una Pases Bajos. arquitectura creativa (Figura 7). La Edificacin Sustentable requiere una El edificio de la Administracin de Agua, eficaz cuantificacin y una profunda Middelberg, Pases Bajos, es otro ejem- evaluacin de sus costos y beneficios, plo de una arquitectura que ofrece alta no solo en sus aspectos ambientales sino calidad ambiental, con conservacin y tambin su implicancia en el mbito soreciclaje de agua, y componentes que cial y econmico, componentes bsicos de la calificacin de sustentabilidad. generan energa renovable.

Figura 8b: Vista Exterior del Edificio de la Administracin de Agua: Reciclaje de Agua, Materiales de Bajo Impacto y Fachadas Energticamente Eficientes.

SUSTENTABILIDAD DEL HBITAT CONSTRUIDO EN LATINOAMRICAIntegracin de las 2 Agendas: Green (ambiental) + Brown (socioeconmica) aspectos ambientales, econmicos, sociales y culturales, a travs de:

10


Pginas: 5 - 12

Coexistencia de dos mundos en la CONCLUSIONES produccin del hbitat construido El desafo de la Edificacin SustentaEn el planteo de este panorama se ar- ble implica incorporar nuevos criterios gumenta que se requieren criterios de proyectuales en plazos, parmetros y calificacin complementarios para los modalidades establecidas a este fin, dos mundos, el formal y el informal. simultneamente a la introduccin de Estos mundos actan en forma tpica- nuevos requisitos en la formacin acamente paralela en los pases de la regin dmica y la prctica profesional, de tal Figura 9a: Ejemplo de Calificacin Edilicia de a costa de la creciente brecha social de forma que la serie de acciones a desaEEUU en Argentina. Edificio Malecn, Puerto riqueza-pobreza, e interactan a travs rrollar y las decisiones a tomar tengan Madero, Buenos Aires. de la dependencia de la disponibilidad de un marco sustanciado y sostenible para materiales, mano de obra y disponibilidad su desarrollo. de recursos. En ese marco se hace notar la relevancia Evaluacin de Edificacin Sustentable de los plazos, la consideracin de paren Latinoamrica: metros propios de la regin, diferentes Necesidad de contar con sistemas de o concordantes con los elaborados en evaluacin regional otros contextos, el fenmeno simultneo y complementario de la construccin forActores: mal e informal, y la ineludible responsaCmaras, Organizaciones profesionales, bilidad de promover criterios innovadores Centros de Investigacin, INTI, IRAM, en la formacin y prctica profesional. etc. Los plazos: Promocin: Lograr equilibrio entre cor to y mediano Comitentes, profesionales, formadores plazo, estimando el panorama futuro a de opinin. largo plazo, clave de sustentabilidad.Figura 9b: Proteccin Solar en la Fachada Norte del Edificio Malecn, Puerto Madero, Buenos Aires.

Sustentabilidad del hbitat construido: Aspectos econmicos, ambientales y sociales Aptitud de uso Mejoramiento de niveles de habitabili- Agenda verde (ambiental) + Agenda marrn (social). dad Durabilidad y adaptabilidad Independencia de recursos e insumos Tanto el contexto como los contenidos y tanto los procedimientos como los criteimpor tados Capacidad de produccin y empleo rios de calificacin, llaman a una profunda reflexin que contribuya a reformular el local rol del diseo y valorar su responsabilidad Componentes de sustentabilidad en la en el logro de sustentabilidad del hbitat construido. regin: Enfoque diferente a los pases centrales

Los parmetros: Desarrollar parmetros regionales y nacionales de Edificacin Sustentable relacionados con la realidad social y econmica, y los plazos de disponibilidad energtica, tanto para los servicios como para el sector productivo. Las modalidades: Considerar el amplio espectro de la construccin formal y el gran peso de la construccin informal en la produccin de materiales, procesos constructivos y diseo en el marco de la Edificacin Sustentable.


11


4. Evans, J. M., Egua, S. y Prez, A., 2004. La formacin acadmica y la prctica REFERENCIAS Impacto Solar en Fachadas. Metodologa profesional: para la Determinacin de Caractersticas 1. de Schiller, S. (1999). Impacto de la Introducir conceptos, mtodos y estraTermo-Lumnicas en Envolventes VidriaForma Edilicia en el Confort de Espacios tegias de Edificacin Sustentable en la das, en Anais 1. Conferencia LatinoUrbanos, en Anais 2. Encontro LatinoAmericana de Construo Sustentvel y americano y 5. Encontro Nacional sobre formacin acadmica y en la prctica 10. Encontro Nacional de Tecnologa do Confor to no Ambiente Construido, ISBN profesional. 85-902227-1-3, For taleza, Brasil.

Finalmente, y como reflexin que incenti- 2. de Schiller, S., Gomes da Silva, V., Goiijberg, N. y Trevio, C., (2003). Sustainable ve y promueva la accin, cabe destacar la Building: Implementation in the Latin impor tancia de establecer la calificacin American Context, Proceedings PLEAde Edificacin Sustentable segn condi2003 Rethinking Development, Santiago, ciones par ticulares de la regin. En ello, Chile. es ineludible construir formando a las 3. Evans, J. M., 2003. Evaluacin de Impacto nuevas generaciones de hacedores de del Sol en Envolventes Vidriadas, en Avanhbitat as como a los usuarios de hces en Energas Renovables y Medio Ambiente, ISSN 0329-5184, INENCO-UNSa, bitat, capacitando a los profesionales y Salta, Argentina. tcnicos y orientando el mercado hacia el valor agregado que apor ta la produccin de un hbitat construido sustentable.

Ambiente Construido, ISBN 85-89478-084, San Pablo, Brasil.

Nota: El trabajo se inscribe en el marco del Proyecto de Investigacin UBACyT A-20, Cer tificacin de Edificios Sustentables y el Mecanismo del Desarrollo Limpio aplicado al sector edilicio, de la Programacin Acadmica 2004-2007, que se lleva a cabo en el CIHE-FADU-UBA bajo la direccin de los autores.

12


Pginas: 13 - 18

Evaluacin de Recubrimientos Superficiales en la Corrosin del Hormign Armado en Ambientes Industriales

Autores: Rosa Vera(1)(3), Judith Apablaza(1) y A. Mara Carvajal(2)(3) 1. Laboratorio de Corrosin, Instituto de Qumica, Pontificia Universidad Catlica de Valparaso. 2. Pontificia Universidad Catlica de Chile, Facultad de Ingeniera, Escuela de Construccin Civil. 3. Miembros del Proyecto DURACON XV.3 del CYTED. emails: [email protected], judith.apablaza.o@gmail. com, [email protected] Fecha de recepcin : 18/01/05 Fecha de aceptacin : 02/03/05

Evaluation of Surface Coatings in the Corrosion of Reinforced Concrete in Industrial EnvironmentsEl presente trabajo tiene como objetivo general estudiar el efecto protector en ambientes industriales de recubrimientos aplicados sobre hormign armado. Para ello se prepar un hormign con una relacin de agua/ cemento de 0,55 el que fue caracterizado mediante ensayos fsicos y mecnicos, como resistividad elctrica, absorcin capilar, porosidad efectiva, permeabilidad a clor uros y resistencia a la traccin y compresin. Las probetas sin pintar y con recubrimientos del tipo epxico y acrlico se expusieron a una solucin cida ar tificial empleada en plantas mineras durante 56 das. La corrosin de la armadura fue evaluada por medidas de potencial de corrosin y resistencia de polarizacin. Por otra par te, el deterioro propio del hormign y su contaminacin se determin midiendo el per fil de profundidad de cloruro, de acidez y de sulfato. Los resultados preliminares muestran que el acero de refuerzo del hormign en todas las muestras se encuentra en estado pasivo y que el compor tamiento de los recubrimientos es epxico > acrlico. Palabras clave: Corrosin, hormign, acero al carbono, cido sulfrico, recubrimientos. In this study it was investigated the protecting effect in industrial environments of coatings applied on reinforced concrete. For this, concrete was prepared with a w/c ratio of 0.55 and was characterized by mechanical and physical tests, such as resistivity, capillar y absorption, total absorption and total porosity, permeability to chloride and resistance to stress and compressive strength. Samples uncoated and with epoxic and acrylic coatings, were exposed to an artificial acid solution used in mining plants during 56 days. In order to evaluate the concrete corrosion, corrosion potential and polarization resistance were measured. On the other hand, concrete wearing and its contamination were determined by measuring the depth profile of chloride, acidity and sulphate. Preliminary results show that in all samples the reinforced steel in concrete is found in passive state, and that the coatings behavior is epoxic > acrylic. Keywords: Corrosion, concrete, carbon steel, sulphuric acid, painting.

Resumen

Abstract


13

Rosa Vera, Judith Apablaza, A. Mara Carvajal

1. INTRODUCCINEl uso del hormign para la construccin de infraestructura urbana y marina se ha incrementado enormemente en los ltimos aos. La popularidad de este material de construccin podra ser atribuida a su versatilidad en diversas aplicaciones, simplicidad en su fabricacin, diseo e instalacin, su durabilidad, as como su bajo costo en mantenimiento. Su apariencia homognea, compacta e iner te, hace pensar que las obras elaboradas con este material tendrn una vida til muy prolongada. No obstante, la vida de servicio de una estructura de hormign se ve reducida por su interaccin con el medio, sufriendo deterioro prematuro por reacciones con sustancias agresivas presentes en el ambiente. En general, la durabilidad del hormign est relacionada con su naturaleza, su resistencia a la accin del clima, a los ataques qumicos, a la abrasin y a causas mecnicas. Investigaciones realizadas por distintos gr upos muestran que la causa ms frecuente de la prdida de pasividad del acero de refuerzo, se debe a la difusin del in cloruro hacia la interfase acerohormign dando origen a la corrosin por picado. Por tanto, es de vital impor tancia considerar la porosidad y las grietas del hormign como un factor crucial en el proceso de difusin, por lo que se debe tener en cuenta el tipo de cemento, aditivos y la relacin agua/cemento en la mezcla. Desde otro punto de vista, la presencia de iones sulfatos en el hormign tambin es un problema que afecta

a muchas estr ucturas en nuestro pas, ya que estos reaccionan con los aluminatos clcicos hidratados del clnker de cemento Por tland formando etringita (3 CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O) que al tener mayor cantidad de agua de cristalizacin provoca un aumento de volumen del orden del 250% en relacin a los reactivos iniciales. Esta expansin produce tensiones internas que, por lo general, no pueden ser absorbidas por el material dando origen a una serie de fisuras y desprendimientos super ficiales del material.

En este contexto, el objetivo general de esta investigacin fue estudiar el efecto protector de recubrimientos del tipo epxico y acrlico sobre hormign en ambientes industriales.

2. DESARROLLO EXPERIMENTAL

En la realizacin de este trabajo se utiliz cemento Polpaico; el hormign grado H25 (250 kg/cm 2) y relacin agua/cemento 0,55, segn la Norma Chilena 1017. Los materiales empleados referidos a 1 m 3 de hormign fueron los siguientes: 308 kg de cemento, 154 L de agua, 959 kg de arena Estudios realizados en el compor tamiento cuarzosa y 1039 kg de gravilla. El curado del hormign en presencia de soluciones de las probetas se realiz en cmara hcon pH cido (H 2SO 4, HNO 3, HCl) prove- meda (H.R.:90-100% y T:17-23 C) por nientes de aguas industriales, han demos- un perodo de 28 das. trado que el hormign sufre un deterioro mayor y ms rpido debido a la formacin Se prepararon probetas cilndricas de de sales clcicas solubles. En este caso, 10x20 cm sin armadura y con armadura. la accin depender de la concentracin Estas ltimas estn constituidas por una del cido y de la cantidad total del mismo barra de acero corrugado (A 4428 H) de que acte sobre el hormign, ya que en 1 cm de dimetro y 16 cm de largo, con algunas condiciones el debilitamiento que un rea expuesta de 33,93 cm 2, ubicado se produce puede terminar con la total a 2,5 cm del permetro de la probeta. desintegracin del material. La caracterizacin fsicomecnica de las Por otra par te, en la actualidad la mayo- probetas se consigui por medio de las ra de las mineras productoras de cobre medidas de resistividad, absorcin total, presentan daos impor tantes en las losas porosidad total (Norma ASTM C642), de hormign, en las fundaciones de las absorcin capilar (mtodo de Fagerlund), bombas y en los pilares que sopor tan permeabilidad a cloruro (Norma ASTM las celdas de obtencin de ctodos, pro- C1202), resistencia a la compresin (Norducto de los derrames de solucin cida ma ASTM C39) y resistencia a la traccin proveniente de la planta qumica. Para por hendimiento (Norma ASTM C496). enfrentar este problema que involucra un costo impor tante para los usuarios, Todas las probetas confeccionadas fueron se ha planteado como una alternativa de sometidas a un proceso de limpieza antes proteccin para el hormign la aplicacin de ser pintadas. El proceso de pulido del de recubrimientos con caractersticas de hormign se realiz con un esmeril, de impermeabilizantes. modo de dejar la superficie libre de conta-

14


Pginas: 13 - 18

minacin, otorgar la rugosidad necesaria al hormign e incrementar la super ficie neta sobre la que se depositar la pintura, logrando de esta forma una buena adherencia del recubrimiento al sustrato. Posteriormente, probetas pintadas y sin recubrimiento, tanto con armadura como sin armadura, fueron sumergidas en una solucin corrosiva que contena 180 g/L de H 2SO 4 ( pH 1.4-1.6) y 70 ppm de Cl -, por un tiempo de 56 das. En la Tabla 1 se indican las especificaciones de los recubrimientos empleados en este estudio. Las medidas electroqumicas que presenta el acero en funcin del tiempo, se determinaron mediante potencial a circuito abier to (Ec) y resistencia a la polarizacin (Rp). El equipo utilizado fue un Potenciostato-Galvanostato Gsec 2.0, utilizando como electrodo de referencia el de cobre/sulfato de cobre (Cu/CuSO 4 saturado) y como contraelectrodo una lmina de cobre.

Tabla 1: Caractersticas de los Recubrimientos Empleados.Muestra Resina 1 Epxica (Bisfenol A+ Epiclorhidrina) Poliamina aliftica (sin solvente) gris 600 gr/m dos capas2

2 Epxica (Bisfenol A + Epiclorhidrina) Poliaminoamida (con solvente) verde 1.500 gr/m dos capas2

3 Acrlica

Endurecedor Color Consumo terico 1 capa = 25 m

. Sin 400 gr/m2 dos capas

la determinacin de cloruros libres en funcin de la profundidad se realiz mediante el mtodo volumtrico de Volhard (Norma UNE 112-010-94) y la determinacin de sulfatos se realiz por gravimetra (Norma UNE 370-75 y UNE 3171).

Determinacin de la acidez en el hormign

El carcter cido del hormign despus de los ensayos se determin semicuantitativamente por medio del indicador fenolftalena (Norma UNE 112-011-94) y por determinacin de pH en el polvo en estos deterioren en un menor tiempo el Tabla 3: Profundidad de Acidez de las Muestras solucin mediante un pHmetro. Adems, hormign y su armadura de refuerzo.Tabla 2: Propiedades Fsico-Mecnicas del Hormign.Propiedades Resistencia a la Compresin (MPa) Resistencia a la Traccin (MPa) Absorcin Total (%) Porosidad Total (%) Porosidad Efectiva (%)* Absorcin Capilar (k/m2s1/2)* Resistencia a penetracin de agua, m(s/m2)* Sorcin Capilar, S (m/s1/2)* Permeabilidad a Cloruros (Coul)* * La determinacin se realiz en la cara de vaciado. Mezcla a/c: 0,55 22,4 1,7 3,4 13,8 13,1 2,7 x 10-2 1,1 x 108 2,0 x 10-4 6910 Profundidad acidez (mm) 12,00 0,76 0,43 0,10 0,00

La apariencia super ficial de las probetas despus de un tiempo de ensayo de 56 das en el medio cido industrial mostr un deterioro marcado (prdida de masa y formacin de poros) en el hormign 3. RESULTADOS Y DISCUSIN sin recubrimiento y en menor grado para aquel pintado con acrlico. En cambio, Caracterizacin fsico-mecnica del para aquellas muestras protegidas con hormign epxico solo se observ una variacin en La caracterizacin fsico-mecnica la tonalidad del color del recubrimiento. del hormign se indica en la Tabla 2 y corresponde a los valores establecidos Por otra par te, en la Tabla 3 se presenpara una mezcla de relacin a/c: 0,55. tan los resultados obtenidos mediante el Este hormign al ser de moderada cali- ensayo de la fenoftalena en funcin de dad permitir en un determinado grado la profundidad de penetracin del cido. el acceso de agentes agresivos, en este En ella se observa que el mejor comporcaso, principalmente los iones hidronio, tamiento como barrera al medio cido lo cloruros y sulfatos, permitiendo as que presenta el recubrimiento epxico 2.Despus de Ser Expuestas Durante 56 Das al Medio Industrial.Muestra Hormign sin recubrimiento Hormign/acrlico Hormign/epxico 1 Hormign/epxico 2 Hormign sin recubrimiento, sin exponer (blanco)


15


En la Figura 1 se presenta la variacin de pH (acidez) en funcin de la profundidad en el hormign para las diferentes muestras. La probeta de hormign que acta como blanco no presenta variaciones de pH tal como se esperaba (pH=12,4) y en cambio, en la probeta de hormign sin recubrimiento se observa que a los 5 y 10 mm de profundidad el pH es cido, lo que corrobora los resultados anteriores con respecto al ingreso de solucin al hormign, no obstante a par tir de los 15 mm de profundidad el ambiente es ms bsico con un pH alrededor de 11,3, el que se mantiene constante en las cercanas de la armadura. La muestra pintada con acrlico presenta un compor tamiento similar, pero sta alcanza pH bsico a par tir de los 10 mm de profundidad (pH=11,5). Con respecto al hormign pintado con epxico 2 el material siempre se mantiene con un pH de 12, a diferencia del recubrimiento de epxico 1 que iguala el pH a los 15 mm de profundidad. Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el ensayo de la fenolftalena donde el recubrimiento epxico 2 presenta un mejor compor tamiento al medio cido.

Determinacin del contenido de cloruro en el hormign En la Figura 2 se obser va el per fil de penetracin de iones cloruro libres a travs del hormign. Con respecto a este punto, la mayora de los investigadores han repor tado que el umbral lmite de concentracin de cloruro que romper la pasividad del acero es de 0,4 % (4.000 ppm) con respecto a cemento. Como se puede ver en la Figura, el contenido de cloruro en las cercanas de la armadura en el hormign sin recubrimiento es bajo (0,08%), lo que confirmara el estado pasivo del acero a los 56 das de ensayo. Este anlisis tambin muestra contenidos mnimos de clor uro para las probetas pintadas.

e influye en par te en la degradacin del hormign por lixiviacin. Los resultados muestran que a los 5 mm de profundidad el contenido de sulfato en el hormign sin recubrimiento es 8 veces mayor al correspondiente a la muestra en blanco, muy similar al hormign protegido con acrlico y 5 veces superior al hormign pintado con epxico 2. Es impor tante destacar que a los 10 mm de profundidad la muestra protegida con epxico 2 presenta un contenido de sulfato similar al contenido en el hormign sin exponer, corroborando el buen compor tamiento presentado por este recubrimiento en los otros ensayos.

Figura 3: Variacin del Contenido de Sulfato en Funcin de la Profundidad en el Hormign Despus de 56 Das de Exposicin. Figura 2: Perfil de Penetracin de Iones Cloruro Libres en Hormign Despus de 56 Das de Exposicin.

Potencial de Corrosin a circuito abierto En la Figura 4 se muestra la variacin del potencial de corrosin en funcin del tiempo de exposicin para el acero de las muestras de hormign. En ella se observa que antes de iniciar el ensayo (t=0) el compor tamiento de la armadura del hormign sin y con recubrimiento es muy similar, presentando valores de potencial alrededor de -120 mV (ecs). Sin embargo,

Determinacin del contenido de sulfato en el hormign En la Figura 3 se aprecia la variacin del contenido de in sulfato (SO 4-) en funcin de la profundidad del hormign hacia la Figura 1: Variacin del pH en Funcin de la Profundidad en el Hormign Despus de 56 Das armadura. Este in proviene del cido sulfrico presente en la solucin industrial de Exposicin.

16


Pginas: 13 - 18

una vez que las muestras se sumergen en el medio el compor tamiento es diferente, obtenindose un desplazamiento de potencial alrededor de 30 a 40 mV (ecs) hacia valores ms positivos para el acero de las muestras de hormign protegidas con recubrimientos epxicos y entre ellos mayor para el epxico 2, corroborando el buen compor tamiento de este en el medio. El potencial alcanzado por el acero en la probeta protegida por acrlico es similar al medido en el hormign sin revestimiento. No obstante, en todos los casos los potenciales se encuentran en la zona pasiva correspondiente al diagrama de Pourbaix para el acero, lo que indicara que a los 56 das de ensayo el metal an

baja y una cantidad de masa mayor de recubrimiento como en aquellos con aplicacin por unidad de rea, posee un recubrimiento. mayor poder cubritivo sobre el sustrato. Por lo tanto, este recubrimiento ser me- En base a los anlisis qumicos, el nos permeable y ms resistente frente al recubrimiento que mejor cumple su ataque de sustancias agresivas. funcin de barrera al medio cido es el epxico 2. Determinacin de la corriente de corrosin El orden de compor tamiento de las muestras en los distintos ensayos En la Figura 5 se observa un comporfue: tamiento similar para el acero en todas las muestras y un ligero incremento en hormign/epxico 2 > hormign/epxico la corriente de corrosin en funcin del 1 > hormign/acrlico > hormign/sin tiempo. Como es sabido, el valor de recubrimiento. corriente de corrosin lmite por sobre el cual se activa el metal embebido en hormign es de 0,1 A/cm -2, por tanto, con estos datos se corrobora el estado pasivo del metal en las condiciones de ensayo.

4. CONCLUSIONESLos resultados obtenidos despus de exponer las muestras de hormign durante 56 das a la solucin industrial, permiten concluir lo siguiente: El acero de refuerzo se encuentra en la Armadura en Funcin del Tiempo para las estado pasivo, tanto en el hormign sin Muestras en Estudio.Figura 5: Corriente de Corrosin del Acero de

Figura 4: Potencial de Corrosin del Acero de la Armadura en Funcin del Tiempo para las Muestras en Estudio.

no se ha activado. La variacin en el potencial de corrosin del acero, radica en la composicin de cada uno de los recubrimientos. Si bien los dos recubrimientos epxicos poseen el mismo componente bsico, la viscosidad, peso molecular promedio, relacin masa/ rea y el uso o no de solventes es diferente, y son estas caractersticas las que influyen en su distinto compor tamiento. El recubrimiento epxico 2 al tener un peso molecular ms alto, una viscosidad

Aspecto super ficial de las muestras en estudio sin exponer (izquierda) y despus de 56 das de exposicin a la solucin cida (derecha). 1=sin recubrimiento, 2= acrlico, 3= epxico 1, 4=epxico 2


17


AGRADECIMIENTOS

Teora, Inspeccin, Diagnstico, Vida til y Reparaciones, 2 edicin, IMCYC, Mxico (2001).

12. Liu, P.; Materials and Structures, 24, 302307 (1991).

Los autores agradecen a la Direccin de 5. Castro, P. y Sanjun, M., Accin de los 13. Maltais, Y., Samson, E. and Marchand, Investigacin de la Pontificia Universidad Agentes Qumicos y Fsicos sobre el ConJ.; Cement and Concrete, 34, 1579-1589 creto, 1 edicin, IMCYC, Mxico (2001). (2004). Catlica de Valparaso, a la Industria Sika y al Programa Iberoamericano de Ciencia 6. Castro, P., Infraestructura de Concreto Ar- 14. Moreno, M., Morris, W., Alvarez, M. and y Tecnologa para el desarrollo (CYTED), mado: Deterioro y Opciones de PreservaDuff, G.; Corros. Sci., 46, 2681-2699 cin, 1 edicin, IMCYC, Mxico, (2001). (2004). Proyecto XV.3 DURACON.

REFERENCIAS1. Andrade, C., Daz, I., Helene, P., Romero de Carruyo, A. y Trocnis de Rincn, O., Manual de Inspeccin, Evaluacin y Diagnstico de Corrosin en Estructuras de Hormign Armado, 2 edicin, CYTED, Venezuela (1998). 2. Carvajal, A. M., Barros, E. y Vera, R., Revista de la Construccin, 2(2), 15-20 (2003). 3. Castellote, M., Andrade, C. and Alonso, C.; Corros. Sci., 44, 2409-2424 (2002). 4. Castro, P., Castillo, R. y Carpio J.J., Corrosin en Estructuras de Concreto Armado.

7. Castro, P., Genesca, J. and Moreno, E.I.; Cem. Concr. Res., 30, 1565-1571 (2000). 8. Chung, D.D.L. and Hou, J.; Corros. Sci., 42 (9), 1489-1507 (2000). 9. Dhir, R.K.; Cement and Concrete, 20, 579590 (1990). 10. Glass, G., Reddy, B. and Buenfeld, N.; Corros. Sci., 42, 2013-2021 (2000). 11. Ihekwaba, N.M., Hope, B.B. and Hansson, C.M.; Cem. Concr. Res., 26 (7), 10951107 (1996).

15. Neville, A.; Cement and Concrete, 34, 1275-1296 (2004). 16. Rosenberg, A., Hansson, C. and Andrade, C.; Materials Science of Concrete, 285313 (1989). 17. Vera, R., Carvajal, A. M., Villarroel, M. y Cor ts, M., Revista de la Construccin, 3(2), 83-88 (2004). 18. Vera, R. y Madrid, A.; Informacin Tecnolgica, 14 (3), 49-56 (2003).

18


Pginas: 19 - 24

Resistencia y Docilidad de los Hormigones Premezclados en Funcin del TiempoDesarrollo Experimental

Autores: Mara Soledad Gmez Lorenzini Profesor Adjunto, Sergio Vidal Arcos - Profesor Auxiliar Facultad de Ingeniera Escuela de Construccin Civil Pontificia Universidad Catlica de Chile emails: [email protected], [email protected] Fecha de recepcin : 07//04/05 Fecha de aceptacin : 27/04/05

Strength and Slump of Ready Mixed Concrete According to Timeltimamente, en el sector construccin, la industria del hormign premezclado ha crecido de manera impor tante. Considerando este merecimiento, el presente trabajo pretende analizar el grado de cumplimiento de los hormigones en funcin del tiempo, estimando 2 parmetros, la docilidad medida por medio del cono Abrams y la resistencia mnima individual. Para esto se consideraron 2.615 muestras tomadas durante un ao, realizando el anlisis de cumplimiento cada media hora, segn grado de hormign, porcentaje de fraccin defectuosa, asentamiento de cono terico de diseo del hormign y por estacin climtica. En el presente estudio fue posible establecer que el grado de cumplimiento de la docilidad determinada mediante el ensayo de asentamiento de cono y la resistencia a compresin, varan segn el tiempo de extraccin de la muestra a par tir de la hora de confeccin del hormign y en forma ms significativa despus de las 2 horas. Palabras clave: Hormign premezclado, resistencia, docilidad. Lately in building sector, the ready mixed concrete industr y has grown in a considerable way. Considering this merit, this work seeks to analyze the accomplishment grade of concrete according to time, taking into account 2 parameters; slump measured through the Abrams cone and individual minimum strength. For this purpose, 2.615 samples taken out during the a year were considered, carrying out the accomplishment test every half an hour, in accordance with the concrete grade, faulty fraction percentage, design slump of concrete and season. In this study it was possible establish that accomplishment grade of slump determined through the slump test and strength to compression, var y according to the taking out time of sample since the manufacture hour of concrete and in a more significant way after 2 hours. Keywords: Ready Mixed Concrete, Strength, Slump.

INTRODUCCINDentro de las transformaciones relevantes que ha experimentado el rea de la construccin en materia de gestin de procesos se encuentra la tendencia a su industrializacin. En este campo, uno de

Resumen

los sectores que registra mayores avances es el del hormign premezclado. Hoy por hoy es difcil encontrar obras donde se confeccione el hormign in situ, bien por problemas de espacio fsico para la instalacin de plantas, betoneras y lugares de acopio de ridos como por

Abstract

razones de aseguramiento de la calidad de los hormigones. Como se puede observar en el Grfico N 1, el despacho de hormign premezclado ha aumentado en los ltimos 5 aos, en Chile, cerca de un 50%. Este


19

Mara Soledad Gmez L., Sergio Vidal A.

Grafico N 1: Despacho Mensual de Hormign Premezclado en Chile

Donde el factor k 2, se determina de la siguiente manera:Tabla N 2: Factor k2 en MPaFraccin defectuosa aceptada, % 5 10 20 H5 0,6 0,9 1,4 Grado del Hormign H20 o H10 H15 superior 1,2 1,9 2,5 1,7 2,6 3,5 2,7 4,1 5,5

Cabe destacar que los criterios antes mencionados son vlidos solo si entre las par tes, proveedor de hormign y compraFuente: Cmara Chilena de la Construccin. dor, se ha establecido que se considerar para la fabricacin, control y evaluacin significativo crecimiento hace impor tan- realiza el ajuste de docilidad previo al de la resistencia de los hormigones la te conocer el grado de cumplimiento que inicio de la descarga. normativa chilena vigente. presentan dos parmetros fundamentales para la aceptacin o rechazo, como lo son Respecto de la docilidad mediante el II. METODOLOGA la resistencia especificada y la docilidad asentamiento de cono, la norma NCh 170 mediante el asentamiento de cono de los Hormign Requisitos Generales con- Este estudio contrasta los resultados obhormigones. templa las siguientes tolerancias: tenidos para el asentamiento de cono de El presente trabajo tiene como objetivo Tabla N 1: Tolerancias en el Control del Asentamiento de Cono de Abrams analizar el grado de cumplimiento de la Asentamiento de cono Tolerancia docilidad mediante el asentamiento de cm cm cono y la resistencia a compresin de 2 1 3a9 2 los hormigones premezclados, para lo 10 3 cual se han considerado 2.615 muestras, durante doce meses. Para la resistencia mecnica a la compresin, existe la norma NCh 1998 I. EXIGENCIAS NORMATIVAS Evaluacin Estadstica de la Resistencia Mecnica la cual establece que tanto la La norma chilena NCh 1934 Hormign evaluacin por grupos de muestras conPreparado en Central Hormigonera indisecutivas (cuando se tienen ms de 10), ca que el tiempo mximo de transpor te y como el total de estas, deben cumplir una entrega, desde la hora de carga y hasta el resistencia individual por muestra mayor fin de la descarga del camin, es de 2 hoa la resistencia caracterstica menos un ras, salvo que las par tes acuerden otros factor definido segn el grado de hormiperodos. El proveedor de hormigones gn y la fraccin defectuosa aceptada, debe asegurar, a la vez, el cumplimiento es decir: de la docilidad pactada por un lapso de 30 minutos, contados desde la llegada del fi fc + k2 camin a obra o desde que su operador hormign fresco con el asentamiento de cono terico de diseo de cada hormign confeccionado en planta, considerando las tolerancias indicadas en la NCh 170. Asumiendo que los hormigones presentan una prdida de docilidad a medida que aumenta el tiempo entre la hora de confeccin y la de ensayo, se efecta un anlisis de los resultados agrupando las muestras segn intervalos de 30 minutos. Para el caso de la resistencia a la compresin se comparan los resultados de cada muestra con la exigencia de resistencia mnima individual establecida por la NCh 1998, considerando la resistencia especificada para el hormign y su fraccin defectuosa.

20


Pginas: 19 - 24

Tabla N 3: Cantidad de Muestras por Intervalo de TiempoIntervalo de tiempo, minutos 0 - 30 31 - 60 61 - 90 91 - 120 Mayor a 120 Cantidad de muestras 141 966 965 414 129

DECON UC. Esta seleccin es coherente con el objetivo de la investigacin, cual es tener una visin global de la industria del Hormign Premezclado y no de cada planta hormigonera.

III. ANLISIS DE RESULTADOSGrfico N 2: Grado de Cumplimiento de Resistencia y Asentamiento de Cono para Hormigones Premezclados para el Total de Muestras

1.- Resistencia y docilidad, asentamiento El estudio analiza el grado de cumplimiende cono, de los hormigones considerando to de las muestras de hormign conforme el total de muestras a los siguientes criterios: 1. Resistencia y docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones considerando el total de muestras. 2. Resistencia y docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones con 10% de fraccin defectuosa. 3. Docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones grado H20 y H30 (Resistencia especificada de 20 MPa y 30 MPa, respectivamente). 4. Resistencia de los hormigones grado H20 y H30 (Resistencia especificada de 20 MPa y 30 MPa, respectivamente). 5. Docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones por estacin, para el perodo marzo-agosto y septiembrefebrero. 6. Resistencia de los hormigones por estacin, perodo mar zo-agosto y septiembre-febrero. 7. Docilidad para asentamientos de cono entre rangos 3-9 cm y mayor a 10 cm. 8. Resistencia de los hormigones de fraccin defectuosa 5%, 10% y 20%. Este estudio no contempla el anlisis estadstico de muestras consecutivas ni para el total de muestras, debido a que se estudia solo una par te de las muestras de hormign premezclado, correspondientes a aquellas controladas por A par tir de la aplicacin de la metodologa recin expuesta y basndose en el anlisis y evaluacin de la totalidad de las muestras extradas durante un ao, es posible adver tir que existe una correlacin directa entre el tiempo transcurrido desde la carga y despacho del camin en la planta hasta la toma de la muestra (durante la descarga) y la variacin de asentamiento de cono y resistencia. Con respecto al asentamiento de cono se observa que durante los primeros 30 minutos es esperable obtener del orden de un 2% de los resultados establecidos por las tolerancias de la NCh 170. Luego de dicho tiempo, la cantidad de resultados fuera de las tolerancias exigidas se incrementa a razn de un 1% por cada media hora hasta llegar a un 7% cuando se exceden las 2 horas desde la salida de planta del camin.

2.- Resistencia y docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones con 10% de fraccin defectuosa Igual anlisis Grfico N 3 pero aplicado solo a los hormigones con un 10% de fraccin defectuosa (nivel de confianza del 90%), que representan un 77% del total de las muestras, permite visualizar la tendencia a obtener un 2% de hormigones con resistencia menor a la mnima individual exigida por la normativa. Para los asentamientos de cono se mantiene la tendencia que indica que el cumplimiento de dicho asentamiento disminuye a razn de un 1% por cada media hora luego de transcurrida la toma de muestra.

Segn se aprecia en el Grfico N 2, referido a resistencias, transcurridos entre 0 y 120 minutos desde el despacho del hormign es esperable obtener del orden de un 2% de resultados por debajo de los lmites aceptados en la normativa. Sobre las 2 horas es dable conseguir del orden de un 3% de Grfico N 3: Grado de Cumplimiento de Resistencia y Asentamiento de Cono para Horresultados con resistencia individual menor migones Premezclados con 10% de Fraccin a la determinada por la NCh 1998. Defectuosa


21

Mara Soledad Gmez L., Sergio Vidal A.

3.- Docilidad, asentamiento de cono, de hormigones grado H20 y H30 (Resistencia especificada de 20 MPa y 30 MPa, respectivamente)

de la resistencia se incrementa a razn de un 0,5% por cada media hora.

El mismo anlisis representado en el Grfico N 4 se aplic, considerando la resistencia especificada, a los hormigoGrfico N 6: Grado de Cumplimiento de Asentanes grado H20 y H30, debido a que repremiento de Cono para Hormigones por Estacin sentan el 38% y 30%, respectivamente, del total de hormigones muestreados. Grfico N 5: Grado de Cumplimiento de Resis- 6.- Resistencia de los hormigones, tencia para Hormigones Premezclados Grado por estacin, perodo marzo-agosto y H20 y H30 septiembre-febrero En este caso es posible visualizar que el grado de cumplimiento del asentamiento es 5.- Docilidad, asentamiento de cono, de Los anlisis relativos al cumplimiento de del orden de un 97%, existiendo para el gra- los hormigones, por estacin, perodo las resistencias segn la estacionalidad do H20 dos intervalos (entre 0 y 30 y entre marzo-agosto y septiembre-febrero revelaron, por su par te, un mayor por91 y 120 minutos), lo que presenta grados de cumplimiento del orden de un 93%. Replicado el mismo anlisis en los centaje de cumplimiento en la resistencia asentamientos de cono de hormigones, mnima individual para los hormigones siguiendo una distincin por estacin controlados durante el perodo marzo y climtica, se puede observar que duran- agosto. En dicho semestre y durante las te el perodo ms caluroso, septiembre- 2 primeras horas prcticamente la totafebrero que concentra cerca de un 52% lidad de los hormigones cumplen con la de las muestras, existe una disminucin resistencia mnima individual. En cambio, impor tante, de los parmetros estudia- a lo largo del perodo septiembre-febrero, dos, respecto del perodo de menores cerca de un 2% de los hormigones no Grfico N 4: Grado de Cumplimiento de Asentemperaturas, marzo-agosto. Si el ensa- cumplen con la resistencia mnima indivitamiento de Cono para Hormigones Premezclayo se efecta con posterioridad a las 2 dual. Para hormigones muestreados luego dos Grado H20 y H30 horas desde el momento del despacho del de 2 horas desde su salida de planta, el 4.- Resistencia de los hormigones grado camin de la planta, es posible obtener incumplimiento de la resistencia mnima H20 y H30 (Resistencia especificada de hasta cerca de un 10% de resultados de individual es similar, mantenindose del 20 MPa y 30 MPa, respectivamente) asentamiento fuera de las tolerancias orden de un 2% para ambos perodos del ao. exigidas en la normativa. El estudio del cumplimiento de la resistencia de hormigones grado H20 y H30 Los ensayos de asentamiento de cono de revela que prcticamente en todos los hormigones muestreados entre los 60 y 91 intervalos de tiempo se tiene un porcenminutos arrojan resultados similares. taje de cumplimiento mayor al 98%. Solo los hormigones grado H20 con tiempo de Cabe mencionar que al efectuar este anensayo mayor a 2 horas, desde su salida lisis solo se consideraron los resultados de planta, exhiben un 3% de resultados obtenidos; las dosificaciones de los disde resistencia por debajo de la mnima tintos hormigones y los posibles usos de estipulada por la NCh 1998. Adems, se aditivos no fueron contemplados. Grfico N 7: Grado de Cumplimiento de Resisdistingue que el grado de incumplimientotencia para Hormigones por Estacin

22


Pginas: 19 - 24

7.- Docilidad para asentamientos de cono entre rangos 3 - 9 cm y mayor a 10 cm Si se replica el anlisis agrupando las muestras de acuerdo con las tolerancias indicadas en la Tabla N 1, se constata que durante las 2 primeras horas el grado de cumplimiento de asentamiento de cono es similar para ambos grupos de muestras. Este resultado vara, sin embargo, con posterioridad a este tiempo. En el caso de los hormigones con un asentamiento de cono mayor o igual a 10 cm. se aprecia una fuer te disminucin en el grado de cumplimiento de la docilidad.

hasta aproximarse al 12% (para fraccin defectuosa de un 5%).

Grfico N 8: Grado de Cumplimiento de Asentamiento de Cono

8.- Resistencia de los hormigones de fraccin defectuosa 5%, 10% y 20% Al efectuar el anlisis por fraccin defectuosa de los hormigones se obtiene que en todos los casos el grado de incumplimiento de la resistencia mnima individual es menor o igual al 5%. Luego de las 2 horas este porcentaje aumenta

a las 2 horas el cumplimiento de la resistencia mnima individual se eleva sobre el 98%. IV. CONCLUSIONES Los hormigones de un 10% de fraccin defectuosa, incluso sobre las 2 horas, Los resultados obtenidos a partir de los presentan un 98% de cumplimiento de anlisis realizados permiten concluir que: la resistencia mnima individual. Los hormigones grados H20 y H30 Docilidad, determinada mediante el enmantienen el porcentaje de cumplisayo de asentamiento de cono. miento indicado previamente. Solo se aprecia una disminucin del porcentaje En general, el cumplimiento del asenpara los hormigones H20 en muestras tamiento de cono disminuye a razn de tomadas despus de 2 horas. un 1% por cada media hora transcurrida Los hormigones confeccionados en el despus de la confeccin del hormign. periodo marzo-agosto tienen un cum Los hormigones muestreados durante plimiento mayor de resistencia respeclas 2 primeras horas alcanzan resulto del semestre septiembre-febrero, tados similares de cumplimiento del cuando las muestras son extradas asentamiento de cono, porcentaje que hasta las 2 horas. Despus de dicho se eleva luego de este plazo en el caso plazo, el grado de incumplimiento es de los hormigones con asentamientos igual para ambos perodos. de cono tericos mayores o iguales a 10 cm. El grado de incumplimiento de Finalmente se puede concluir que la doeste parmetro es superior al 10%. El grado de incumplimiento del asenta- cilidad determinada mediante el ensayo miento de cono vara segn el grado de de asentamiento de cono y la resistencia hormign, H20 y H30, siendo mayor la a compresin varan segn el tiempo de variacin en los hormigones H20 para extraccin de la muestra a par tir de la hora de confeccin del hormign y en los diferentes intervalos de tiempo. El asentamiento de cono no refleja un forma ms significativa despus de las cambio considerable por estaciones, 2 horas. cuando la muestra es tomada en el perodo de 2 horas. Esta mantencin puede encontrar una explicacin probable en las modificaciones que llevan a cabo las empresas de premezclado, las cuales varan las dosificaciones segn la poca del ao, principalmente a partir del uso distintos tipos de aditivos. Resistencia a la compresin.

BIBLIOGRAFA:1. NCh 170 Of. 85 Hormign Requisitos Generales. 2. NCh 1934 Of. 92 Hormign Preparado en Central Hormigonera. 3. NCh 1998 Of. 89 Evaluacin Estadstica de Hormigones.

Grfico N 9: Grado de Cumplimiento de Asentamiento de Cono Segn Nivel de Confianza

Se puede concluir que para las muestras extradas en perodos inferiores


23

M.F. Carrasco, V.L. Bonavetti, G. Menndez, E.F. Irassar

Cementos a Medida con Material Calcreo y Escoria Granulada de Alto Horno: Optimizacin de la Resistencia

Autores: M. F. Carrasco, V. L. Bonavetti, G. Menndez, E. F. Irassar Facultad de Ingeniera - Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires (B7400JWI) Olavarra Argentina Fax: 02284 451055 email: [email protected] Fecha de recepcin : 26/04/05 Fecha de aceptacin : 13/05/05

Tailor-Made Cements with Calcareous Caterial and Blast Furnace Slag: Strength Optimization ResumenDebido a que los cementos constituidos por clinker por tland y dos o ms adiciones (cementos compuestos) presentan algunas ventajes sobre los cementos binarios (clinker por tland + una adicin) su empleo es cada vez ms comn. Para elaborar un cemento ternario la industria del cemento debi realizar cambios, algunos de los cuales se hallan relacionados con el proceso de produccin. Producir este tipo de cemento a par tir de la molienda separada de sus constituyentes (cementos a medida o Taylor-made cements) es ms conveniente que elaborarlo a travs de un proceso de molienda conjunta. Sin embargo, la composicin ptima de un cemento a medida que satisfaga un determinado compor tamiento, requiere de una cantidad considerable de trabajo experimental que puede ser disminuido empleando mtodos de diseo de experimentos. En este estudio se analizan las propiedades mecnicas obtenidas en mor tero de cemento por tland con contenidos variables de material calcreo (0 a 22 %) y escoria granulada de alto horno (0 a 22 %), mediante el empleo de un diseo de experimentos central compuesto centrado. Los resultados obtenidos indican que la resistencia mecnica evaluada a 2, 7, 14, 28, 90, 180 y 360 das se modifica de modo diferente por la presencia y el contenido de las adiciones minerales. Palabras clave: Escoria granulada de alto horno, material calcreo, optimizacin de la resistencia, cementos a medida. The use of cements made with portland clinker and two or three mineral admixtures (composite cements) has grown because they present several advantages over binary cements. Production of composite cements has produced a necessary shift in the manufacture process used in the cement industry. Now, it is known that the separate grinding and mixing technology is more convenient in order to produce these cements, called tailor made cements. However, their optimum formulations require the help of methods of experimental design to obtain an appropriate performance for a given property with the least experimental effort. In this study, the interaction between limestone filler (LF) and blast-furnace slag (BFS) is analyzed in mortars in which portland cement was replaced by up to 22 % LF and BFS. For this proposition, a two level factorial design was used permitting to draw the isoresponse curves. Results show that compressive and flexural strength evaluated at 2, 7, 14, 28, 90, 180 and 360 days are affected in different ways by the presence of mineral admixtures. Keywords: Granulated blast furnace slag, calcareous material, strength optimization, taylor made cements.

24

Abstract


Pginas: 25 - 35

INTRODUCCIN

recursos que cada pas posee, actualmente la produccin del cemento en Los cementos binarios son un viejo todo el mundo abarca un gran nmero componente de las mezclas de hormign. de combinaciones posibles. Desde hace ms de un siglo Alemania, Francia, Luxemburgo y Blgica produ- Durante los aos 1990, el uso de cemencen y utilizan los cementos con escoria tos ternarios aument considerablemente granulada de alto horno. Los cementos debido a que ellos presentaban algunas puzolnicos fueron normalizados en Italia ventajas sobre los cementos binarios en el ao 1929, mientras que en el ao (2). Hoy en da, es cada vez ms comn 1950 Francia comenz a producir los el empleo de cementos ternarios contecementos con ceniza volante. Sin em- niendo combinaciones de ceniza volante bargo, en las ltimas dcadas el empleo y humo de slice, de escoria y humo de de adiciones minerales ha aumentado en slice o escoria y ceniza volante; y varias forma considerable, debido a los nuevos investigaciones se han publicados sobre requerimientos de la industria del cemen- ellos (3-4). En este tipo de cemento, to, como as tambin a la necesidad de el efecto sinrgico producido entre los incrementar la vida til de las estructuras componentes de la mezcla permite que algunos de ellos compensen parcial de hormign. o totalmente las deficiencias de otro El uso de adiciones minerales en la componente y/o multiplique sus propias produccin del cemento por tland im- vir tudes. Adicionalmente, presentan una plica una disminucin de la erosin y la opor tunidad inmejorable para elaborar cedeforestacin del suelo, una reduccin mentos y hormigones con menor impacto del uso de recursos naturales (materias ambiental, con propiedades adecuadas al primas y combustibles) y una menor requerimiento del mercado y sin aumento emisin de gases que contribuyen con el en el costo de produccin (5). efecto invernadero. Consecuentemente, el reemplazo de cemento por adiciones Desde el punto de vista de la produccin, constituye una solucin global adecuada los cementos ternarios pueden elaborara algunos problemas de ndole tecnol- se mediante la molienda conjunta de sus gicos, econmicos y de proteccin del constituyentes. Este proceso es tecnomedio ambiente. Desde hace muchos lgicamente simple y permite una buena aos se realizan esfuerzos para encon- homogeneizacin de los componentes trar adiciones procedentes de recursos del cemento. Sin embargo, presenta dinaturales (puzolana, material calcreo), ficultades en el control de la distribucin de desechos de otras industrias (escoria, de par tculas del cemento compuesto ceniza volante, humo de slice, ceniza de resultante, pues este parmetro queda cscara de arroz) o bien activadas tr- principalmente determinado por el grado micamente (arcillas, metacaoln), que de molturabilidad de cada constituyente. resulten apropiadas para la elaboracin Otra forma de producirlos es a par tir de del hormign (1). En funcin de ello, la molienda y acopio por separado de y dependiendo de la disponibilidad de cada componente (clinker + yeso, es-

coria, material calcreo) para luego ser mezclados y homogeneizados en planta. Este sistema presenta algunas ventajas frente a la molienda conjunta, como son: el control y la eleccin de la distribucin de par tculas de cada componente individual, la seleccin de la tecnologa apropiada para moler materiales duros o blandos y se transforma en una forma econmicamente correcta de producir pequeas cantidades de diferentes tipos de cementos ternarios de acuerdo a los requerimientos del mercado (6). Los cementos as producidos reciben el nombre de cementos a medida (5). Independientemente del proceso empleado en la elaboracin del cemento, la incorporacin de material calcreo como reemplazo parcial del clinker, produce varios efectos sobre el mecanismo y la cintica de la hidratacin del clinker. Causa una aceleracin de la hidratacin, principalmente del silicato triclcico (C 3S) (7) y de la fase alumnica en las primeras edades, completa la distribucin granulomtrica del cemento, mejora el empaquetamiento del sistema cementceo (8), provee de nuevos sitios de nucleacin para el hidrxido de calcio (CH) (9-10), y produce la formacin de carboaluminato de calcio hidratado proveniente de la reaccin entre el carbonato de calcio del material calcreo y el aluminato triclcico (C 3A) del clinker por tland (11). Como consecuencia de esta interaccin fisicoqumica la resistencia temprana del cemento aumenta (7, 12). Por otro lado, las adiciones puzolnicas y/o autopuzolnicas, cuando se mezclan con clinker por tland y agua, producen silicato de calcio hidratado (CSH) con


25


caractersticas similares a los generados durante la hidratacin de la fase silicato del cemento por tland (13). La velocidad de reaccin de estas adiciones es inicialmente ms baja que la correspondiente al cemento por tland, y en consecuencia registran resistencias menores a edades tempranas, pero una resistencia similar o mayor a edades avanzadas (14). Los mtodos de diseo de experimentos permiten analizar las dependencias multifactoriales que vinculan a las proporciones de adiciones minerales y que se manifiestan en el desarrollo de una propiedad (resistencia, contraccin, absorcin, etc.) y consecuentemente, determinar la composicin ptima del cemento ternario a travs de un mnimo trabajo experimental. Tambin permiten predecir la respuesta de otros puntos experimentales que se encuentren ubicados dentro del dominio en estudio. Por lo tanto, estos mtodos son muy utilizados en el estudio de pastas, mor teros y hormigones para conocer qu respuesta tendr una combinacin de adiciones frente a una propiedad (15-17).

y escoria granulada de alto horno sobre la resistencia a compresin y a flexin de mor teros. El estudio se realiza empleando el diseo de experimentos central compuesto centrado, a par tir del cual se determin el rango de incorporacin de adiciones que permiten alcanzar una resistencia ptima.

granulada de alto horno (E) present un mdulo qumico (C+M+A/S) de 1.73 y un ndice de actividad de 78 y 111% a 7 y 28 das respectivamente, que permiti clasificarla como de alta actividad (EN 196). Su anlisis por DRX mostr solo una pequea proporcin de materiales cristalinos (melilita) en 2 = 30.0 (d: 3.00), evidenciando el rpido enfriamienMATERIALES Y MTODOS DE to al que fue sometida (Figura 1b). La ENSAYOS composicin qumica y las propiedades fsicas de las adiciones se informan en Cemento: Para la realizacin de los la Tabla 1. ensayos se utiliz un cemento por tland sin adiciones (CPN, IRAM 50000), con Cementos compuestos estudiados: Los categora resistente CP40 (fc > 40 MPa cementos con adiciones (binarios y ternaa 28 das ensayados sobre prismas de rios) se obtuvieron reemplazando en peso mor teros ISO-RILEM). La composicin cantidades variables de cemento CPN por qumica y las propiedades fsicas de este material calcreo y escoria granulada de material se muestran en la Tabla 1. La alto horno. Para seleccionar los reemplacomposicin mineralgica obtenida por zos a estudiar y con el fin de evaluar al Bogue fue: 59% de C 3S, 18% de C 2S, 5% cemento con adiciones como un sistema de C 3A y 10% de C 4AF. de variables interrelacionadas, se adopt un diseo de experimentos central compuesto centrado (19). Este sistema permiti definir cementos binarios y ternarios (Figura 2), y evaluar la resistencia mecnica mediante el anlisis de super ficies de respuesta en todo

Adiciones: Como adiciones se utilizaron material calcreo y escoria granulada de alto horno. El material calcreo (F), estuvo constituido por un 87% de CaCO 3 bajo la forma de calcita y su principal imSe ha sealado en trabajos previos (18), pureza fue cuarzo (Figura 1a). La escoria que la accin conjunta de material calcreo y escoria granulada de alto horno en el cemento ternario es complementaria: el material calcreo contribuye con el desarrollo de la resistencia a edades tempranas, mientras que la escoria lo hace a edades ms avanzadas, proveyendo una continuidad en la evolucin de la resistencia del cemento ternario. En este trabajo se analiza la influencia del reemplazo de cemento por tland por cantidades variables de material calcreoa)

b)

Figura 1: Difractograma de las Adiciones. a) Material calcreo, 1. CaCO3 y 2. SiO2 y b) Escoria Granulada de Alto Horno. Melitita

26


Pginas: 25 - 35

Tabla 1: Composicin Qumica y Propiedades Fsicas de los Materiales.Cemento portland, Escoria granulada de CPN alto horno, E Composicin qumica, % 21.66 35.50 3.66 12.52 3.07 0.54 64.30 38.96 0.67 9.88 3.16 0.54 1.13 0.43 0.15 0.07 1.29 0.05 Material calcreo, F 8.70 0.81 0.49 49.08 0.50 0.19 0.25 0.18 39.20

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O Prdida por calcinacin

Propiedades fsicas Densidad 3.11 2.88 2.68 Finura (Blaine) (m/kg) 297 438 522 Retenido sobre tamiz, % 75 m (#200) 1.10 0.00 6.30 45 m (#325) 12.80 0.30 24.40 Parmetro de posicin, x (m)a 26.93 17.26 28.56 Parmetro de homogeneidad, nb 0.92 1.05 0.57 a Dimetro caracterstico de la distribucin de tamaos de partculas, obtenido a una masa acumulada de 63.2%. b Pendiente de la curva de distribucin del tamao de las partculas que representa el ancho de la misma.

Figura 2: Dominio de los Cementos con Adiciones Estudiados

factores o variables experimentales bajo evaluacin (19). Para este diseo de experimentos k = 2, y = 1.414. En este esquema de dos niveles factoriales (k = 2), las mezclas necesarias (ver Tabla 2) son: C11F11E correspondiente al punto central (u = 0 y v = 0), cuatro mezclas (C0F6E, C6F22E, C15F0E y C22F15E) correspondientes a los niveles extremos de ambas variables experimentales (u = 1 y v = 1) y cuatro mezclas (C0F15E, C6F0E, C15F22E y C22F6E) correspondientes a los puntos axiales (u = 1.414, v = 1.414). Finalmente, en esta experiencia se estudiaron 9 mezclas: 4 cementos binarios y 5 cementos ternarios; adems, se analiz el mor tero elaborado con cemento CPN, el cual fue empleado como mor tero de control. Los coeficientes ( 0- 5) de la expresin cuadrtica que modela las superficies de respuesta de la resistencia a compresin y a flexin fueron obtenidos a 2, 7, 14, 28, 90, 180 y 360 das. Para determinar estos coeficientes se rot y transfiri la funcin obtenida desde los ejes primitivos

el domino determinado por los niveles de los coeficientes estimados usando el mreemplazo. La ecuacin del modelo est todo de mnimos cuadrados. Cuando no se conoce la combinacin ptima de las dada por la expresin (1). proporciones de las adiciones con anteY = 0 + 1 X1 + 2 X2+ 3 X12 + 4 X22 + 5 X1 X2 rioridad a la seleccin de un determinado diseo, es conveniente adoptar aquel que (ecuacin 1) proporcione una estimacin igualmente Donde Y es la propiedad estudiada (resis- precisa en todas las direcciones. Esta tencia a compresin o a flexin), X 1 y X 2 propiedad, llamada rotabilidad requiere son las variables experimentales (X 1 es que los puntos axiales se ubiquen a el porcentaje de material calcreo y X 2 una distancia del centro del sistema: es el porcentaje de escoria), y 0- 5 son entonces = (2 k) 1/4 y k es el nmero deTabla 2: Composicin de los Cementos Compuestos.Mortero CPN C0F6E C0F15E C6F0E C15F0E C6F22E C11F11E C15F22E C22F6E C22F15E Cemento portland 100 94 85 94 85 72 78 63 72 63 Contenido, % Material Escoria granulada de calcreo (X1) alto horno (X2) 0 0 0 6 0 15 6 0 15 0 6 22 11 11 15 22 22 6 22 15 Punto codificado u ---1 -1.414 0 1 -1 0 0 1.414 1 v ---1 0 -1.414 -1 1 0 1.414 0 1


27


(u y v) a los ejes or togonales que definen el porcentaje de adicin mineral (X 1 y X 2) (20). El coeficiente R que proporciona una medida de la variabilidad total en la respuesta fue atribuido mayoritariamente al modelo y no a errores aleatorios. Proporciones de las mezclas: Para cada cemento, se prepararon morteros con una relacin agregado (arena silcea, IRAM 1633): material cementante de 3. La relacin agua/material cementante (a/mc) se mantuvo constante e igual a 0.50. Los resultados obtenidos en el ensayo de fluidez de los mor teros (IRAM 1570) estuvieron comprendidos entre 115 y 128%, poniendo en evidencia que la inclusin aislada o conjunta de las adiciones estudiadas no afecta la demanda de agua del mortero. Resistencia mecnica: La resistencia a flexin y a compresin de los mor teros se evalu sobre probetas de 40 x 40 x 160 mm 3 de acuerdo a la norma IRAM 1622. Los prismas fueron mantenidos 24 horas en los moldes, y luego de desmoldados fueron sumergidos en agua saturada con cal a 20 2 C hasta la edad de ensayo (2, 7, 14, 28, 90, 180 y 360 das). Los resultados informados corresponden al

promedio de tres y seis determinaciones te, a pesar de que el mor tero con CPN (X 1 por edad, respectivamente. = 0 y X 2 = 0) no se encuentra incluido dentro del dominio experimental, este moAgua no evaporable: La cantidad de agua delo produce una buena estimacin de su no evaporable se determin de acuerdo resistencia a compresin y a flexin con al procedimiento propuesto por Powers un error mximo de 6.1 y 7.3%, respec(21). Este valor se utiliz como estimador tivamente. De acuerdo a la expresin (1) del progreso de la reaccin de hidrata- cuando X 1 y X 2 = 0 el coeficiente 0 es cin, asumiendo que el material calcreo directamente el valor calculado para el es hidrulicamente inactivo y que la tota- mor tero con CPN. lidad de la escoria incorporada es capaz de reaccionar para producir CSH. Resistencia a compresin: Las Figuras 3a a 3g muestran las curvas de isorresPRESENTACIN DE LOS RESULTADOS puestas de la resistencia a compresin, en las cuales se puede observar con faLos resultados experimentales obtenidos cilidad el compor tamiento de los distintos de la resistencia a compresin y a flexin cementos binarios. En este sentido, para de cada uno de los cementos estudiados cementos binarios con hasta 15% de mase muestran en la Tabla 3, mientras que terial calcreo (X ) (Figuras 3a, b y c) se 1 en la Tabla 4 se informan los coeficientes registra un incremento en la resistencia 0- 5 y el coeficiente R 2 obtenidos para a compresin con respecto a la obtenida cada edad estudiada. Este ltimo coefi- por el mor tero CPN (2, 7 y 14 das). A ciente resulta mayor o igual que 0.80, lo 28 das para valores de X entre 0 y 8% 1 que indica una buena correlacin entre (Figura 3d) se alcanza un nivel resistente los valores calculados y los resultados similar al mor tero CPN; pero a esta edad experimentales. La mxima diferencia un mayor porcentaje de reemplazo de ceentre la resistencia a compresin expe- mento por material calcreo genera una rimental y calculada fue de 6.4%, en menor resistencia. A edades ms avanzatanto que para la resistencia a flexin esta das (Figuras 2e, 2f y 2g), se produce un diferencia fue de 7.4%. Adicionalmen- cambio en las curvas de isorrespuestasResistencia a flexin, MPa 180d 51.4 49.5 52.9 50.6 46.3 53.0 47.5 49.5 41.1 46.7 360 d 52.8 51.1 57.3 55.9 48.0 57.2 51.2 52.2 43.8 49.0 2d 4.2 3.9 4.4 4.0 4.4 4.2 4.3 3.6 4.2 3.7 7d 6.4 6.4 6.3 6.6 5.8 6.5 6.6 5.9 5.9 5.5 14d 6.4 7.0 6.6 7.2 6.5 6.9 7.4 6.2 6.4 6.2 28d 6.8 7.1 6.8 7.6 6.9 7.1 7.4 6.9 6.3 6.5 90d 7.2 7.3 7.3 7.3 6.8 7.8 7.4 7.3 6.5 6.7 180d 8.1 7.7 7.8 7.8 7.1 8.1 7.8 7.9 6.7 6.9 360 d 8.1 7.8 7.6 7.8 7.4 8.1 8.1 8.1 6.9 7.2

Tabla 3: Resistencia a Compresin y a Flexin de los Morteros Analizados.Mortero CPN C0F6E C0F15E C6F0E C15F0E C6F22E C11F11E C15F22E C22F6E C22F15E Resistencia a compresin, MPa 2d 19.7 20.6 18.4 19.1 21.4 18.5 20.2 15.9 17.5 16.2 7d 32.2 30.2 30.9 33.7 30.5 29.8 30.9 28.4 28.6 26.3 14d 36.5 36.5 35.8 38.0 32.7 35.5 37.4 31.2 31.5 33.2 28d 41.2 42.4 41.2 41.6 37.4 39.7 42.9 38.5 36.4 36.1 90d 47.9 47.4 48.1 45.6 41.9 46.7 44.6 45.6 40.4 42.2

28


Pginas: 25 - 35

Tabla 4: Coeficientes Estimados a Partir del Mtodo de Mnimos Cuadrados, y R2.Edad (das) Coeficientes 0 18.51 32.12 36.70 40.49 47.31 53.11 55.33 1 37.06 25.67 17.96 29.16 -51.35 -55.40 -21.51 2 19.92 -3.41 16.71 44.83 -4.76 -51.37 -31.14 3 -162.57 -196.98 -205.30 -305.78 79.60 58.72 -117.55 4 -105.63 -47.08 -148.34 -268.35 69.63 292.43 211.42 5 -109.79 -9.62 46.85 101.26 46.58 60.15 43.47 Resistencia a compresin 2 7 14 28 90 180 360 0.82 0.94 0.82 0.98 0.97 0.91 0.83 R

Resistencia a flexin 2 7 14 28 90 180 360 3.81 6.21 6.41 7.20 7.20 7.67 8.00 5.28 5.16 12.24 9.01 9.01 4.18 -2.37 5.66 4.34 10.07 2.65 2.65 0.41 -6.29 -18.53 -39.14 -73.75 -67.15 -67.15 -47.56 -16.25 -21.70 -20.25 -54.60 -15.23 -15.23 1.59 27.74 -18.89 -3.17 7.66 17.70 17.70 15.06 26.03 0.99 0.80 0.80 0.91 0.91 0.99 0.97

Figura 3: Curvas de Isorrespuestas de la Resistencia a Compresin de los Morteros. a) 2 das, b) 7 das, c) 14 das, d) 28 das, e) 90 das, f) 180 das y g) 360 das.


29


que indica la fuer te dependencia entre la a 2, 7, 14 y 28 das estn caracterizadas prdida de resistencia y el aumento en el con un valor mximo de resistencia a valor de X 1. compresin correspondiente a un porcentaje ptimo de material calcreo y Cuando se analiza el contenido de es- escoria. A 2 das (Figura 3a), el punto coria (X 2) en el cemento binario, puede estacionario (punto de mxima resistenobservarse que a 2 das (Figura 3a) con cia) queda determinado por X = 10% y 1 hasta 22% de escoria se obtiene un ni- X = 4% (20.8 MPa). Aun as, la curva de 2 vel resistente similar al obtenido por el isorrespuestas de 20 MPa define una ammor tero CPN. Luego entre los 7 y los 28 plia gama de combinaciones de material das (Figuras 3b, 3c y 3d), a medida que calcreo y escoria capaces de registrar aumenta el valor de X 2 se registra una una resistencia mayor a la obtenida por disminucin de la resistencia del cemento el mor tero con CPN. Adicionalmente, binario. A par tir de los 90 das (Figuras debido a que los ejes principales de este 3e, 3f y 3g) no se verifican cambios signi- paraboloide estn rotados respecto de ficativos en la resistencia de los mor teros los ejes X y X , la resistencia depende 1 2 con hasta 14% de escoria; sin embargo, de la combinacin de los contenidos de para valores de X 2 > 14%, se produce un adiciones incorporados al cemento (X + 1 rpido incremento de este parmetro. X 2). A 7 y 14 das (Figuras 3b y 3c), las curvas de isorrespuestas presentan una Para los cementos ternarios, se puede ob- tendencia similar y la zona de mxima servar que las curvas de isorrespuestas resistencia queda delimitada por conte-

nidos de hasta 17% de X 1 y 16% de X 2, y de hasta 11% de X 1 y 14% de X 2, respectivamente. A 28 das (Figura 3d), el punto estacionario posee una resistencia 10% mayor a la obtenida por el mor tero con CPN, y queda definido en X 1 = 6% y X 2 = 10%, pero existe una mayor cantidad de combinaciones de adiciones que permitan obtener una resistencia mayor a 40 MPa. Este nivel resistente es impor tante, pues es el valor que define la clase resistente del cemento (IRAM 50000). Luego de los 90 das (Figuras 3e, 3f y 3g) el contorno de las curvas de isorrespuestas cambia significativamente y los niveles de mayores resistencia se trasladan a altos contenidos de X 2. Resistencia a flexin: La Figura 4 muestra las curvas de isorrespuestas de la resistencia a flexin de los mor teros estudiados. La evolucin de la resistencia a flexin pre-

Figura 4: Curvas de Isorrespuestas de la Resistencia a Flexin de los Morteros. a) 2 das, b) 7 das, c) 14 das, d) 28 das, e) 90 das, f) 180 das y g) 360 das.

30

Documents

Revista n6 Full