concreto de alto desempeño - smie · introducción y conceptos • trabajabilidad...
TRANSCRIPT
Introducción y Conceptos
• Trabajabilidad (superplastificantes)• Hidratación del cemento (Powers, 1968)• Características de desempeño
– Trabajabilidad– MOE– Resistencia a la flexión– Permeabilidad– Resistencia a la abrasión– Durabilidad
a/mc = 0,40
• Mejor retorno de inversión• Alternativas de diseño
– Espacios– Eficiencia del volumen de concreto– Disminución de secciones como columnas– Disminución cargas muertas
• Funcionalidad• Arquitectura: Estética• Evolución de la industria de los prefabricados• Durabilidad obras infraestructura
Razón de ser/soluciones del CAD
Introducción y Conceptos
• Restricciones tecnológicas de los Reglamentos de construcción
• Zonas sísmicas: ductilidad del acero vs. concreto
• Conocimiento de las alternativas de materiales
Factores de uso del CAD
Introducción y Conceptos
Convencional vs. CAC
Malla de acero recubierta de epóxico
Largo = 1,2 mAncho = 61 cmEspesor = 5 cm
Paneles
Introducción y Conceptos
Principios
• Mortero
• Agregados
• Zona de transición
• Porosidad
• Reología
• Adiciones cementantes
• Superplastificantes
Mejoramiento de la resistencia
Baja relación a/mc
0,20 ≤ a/mc ≤ 0,40
• Reactividad del cemento• Aditivo
– Cono Marsh y temperatura de hidratación• Compatibilidad • Punto de saturación
– Naftaleno o Melamina– Policarboxilato
Principios
CAC
Deformabilidad
Estabilidad
↑ Vpasta↓ Vagregado
↓ a/pAMV
SP
Principios: Concreto Autoconsolidable
Sobredosis RAAR / SP
Sensibilidad a las variaciones del
contenido de agua
Segregación y sangrado
Modificadores de viscosidad Estabilizadores
↑ ↑
Principios: Concreto Autoconsolidable
Principios: Concreto Autoconsolidable
Diseño típico y desempeño del CAC
L/m30,8 a 2,30 a 0,15AMV
28 días
1 día kg/cm27220Resistencia a la compresión
AnteriorRecienteTecnología aditivos
h158Fraguado
480
64 a 68
1,5 a 3
50/50
0,40
445
500
6 a 7
kg/cm2
cmExtensibilidad
L/m3RAAR
volumenGrava/Arena
a/p
kg/m3Cemento
Agregados
• Tamaño máximo limitado a 20 mm– Frecuentemente 12 mm (CAC)
• Granito/Cuarzo– Dureza– Baja permeabilidad– Limpios (buena adherencia agregado-pasta)
• Compacción (buena granulometría)– Nivel macroscópico– Nivel microscópico: RPC
Principios
Densa estructura de poro
• Baja porosidad total / Refinamiento de poros• Mejoramiento de la ZT (densificación de la interfase pasta-agregado)– Reducción significativa de la continuidad de la estructura de poro del CAD
– Uso de humo de sílice (5 a 10% del material cementante)
Principios
[kg/m3]
Two Union Square Seattle, USA
Nova Scotia Plaza
Toronto, CanadáTípico
0,230,300,35a/mc
15,7
----
5,9
0,9
5
----
RAAA [L/m3]
RA [L/m3]
130145145Agua
685745740Arena
108011301100Grava
43
----
36
137
20
----
Microsílica
Escoria
513315405Cemento
Concreto de Alto Desempeño
Principios
Two Union Square Seattle, USA
Nova Scotia Plaza
Toronto, CanadáTípico
9167----7 días
----
145
89
93
----
----
56 días
91 días
119836028 días
Resistencia a la compresión en MPa
Concreto de Alto Desempeño
Principios
Principios
• Puzolana artificial• Forma esférica• Gran superficie específica• Cohesión depende del % de microsílica• Resistencia tanto a edad temprana como a largo plazo• Mejora características de la zona de transición• ↓ Sangrado externo e interno• ↓ Diámetro de poros• ↓ Permeabilidad
Microsílica
Curado
Durabilidad
• Resistencia a la abrasión (ACI 210) (ACI 302)– Pavimentos, estructuras hidráulicas, estructuras marinas
• Resistencia a los ciclos de congelamiento-deshielo (ACI 306)– Resistencia al descascaramiento
• Resistencia al agua de mar (ACI 357)• Resistencia a la Reacción Álcali-Agregado (ACI 221)• Resistencia a la Carbonatación• Resistencia al fuego (ACI 216)• Corrosión del acero de refuerzo (ACI 222)
– Resistencia a la penetración de iones Cloro– Otros materiales de refuerzo: acero inoxidable, acero galvanizado, acero recubierto de epóxico, fibra de vidrio
– Mejoramiento de la calidad del concreto de recubrimiento
Corrosión del acero en el concreto
Depasivación Propagación (corrosión)
Grado de corrosión
Tiempo
Sin inhibidor
de corrosiónCon inhibidor
de corrosión
Durabilidad
• La más conocida• Inicia al final del fraguado, cuando gran parte de la contracción química ya tuvo lugar
• Puede continuar por varios añosdependiendo del tamaño y forma de la masa de concreto
Contracción por secado
Durabilidad
• Respuesta de la pasta de cemento:–El concreto endurecido se expande ligeramente al ganar humedad y se contrae al perderla
• Al secarse los poros capilares, la tensión hidrostática del menisco formado ejerce un esfuerzo dentro del esqueleto rígido de CSH ocasionando contracción en la pasta de cemento
Durabilidad
• Las grietas ocurren al desarrollarse esfuerzos significativos cuando la deformación del concreto está restringida (cimentación, rasante, refuerzo o miembros de conexión)
σC > σT
si σContracción > σT → ¡grietas!
• No es sólo una cuestión estética sino también de Durabilidad
Durabilidad
AgrietamientoContracción + Libertad de movimiento = No hay grietas
Contracción + Restricción por sub-base = Grietas
Durabilidad
0Tiempo
Contracción Expansión
Curado húmedo 7 días
Exposición al aire
Cambio de longitud
Compensación de contracción
Reducción de contracción
Concreto (CPO)
[ACI 223]
Reducción vs. Compensación
Compensación
Para poder compensar la contracción,
se requiere restringir la deformación del concreto internamente por medio de acero de refuerzo
Así, la expansión inducirá esfuerzos de tensión en el refuerzo y de compresión en el concreto
Compensación
La contracción producida por el secado subsecuente se reducirá o mitigará gracias a las deformaciones expansivas
Reducción o eliminación de los esfuerzos de tensión que puedan resultar en fisuración
Cementos expansivos, componente G y componente K
Durabilidad
• Aditivos líquidos• Dosis ~ 1 a 2% del material cementante
• Reducen la contracción por secado al disminuir la tensión superficialde la solución de poro
• Reducción de la contracción ~ 40%
Reducción con aditivos
Especificaciones
• Volumen pasta: 20 a 40%• Volumen agregados: 60 a 75%
• Consideraciones de durabilidad• Consideraciones de colocación y curado
El desempeño no sólo es función de f’c
Especificaciones
> 125 MPa0,25 a 0,20
100 a 124 MPa0,30 a 0,25
75 a 100 MPa0,35 a 0,30
50 a 75 MPa0,40 a 0,34
Variación de la resistencia a la compresión máxima
a/mc
Resistencia a la compresión
Especificaciones CAC
• Permite colocar adecuadamente concreto en:– Elementos densamente armados
– Elementos con geometría complicada
• Facilita la colocación– De fácil bombeo
– ↓ Costo por mano de obra calificada
– ↓ Costo por concepto de equipo
– ↑ Rapidez de ejecución
• ↓ Ruido durante la colocación• Elimina la vibración
• Mejora la apariencia– ↓ Oquedades
– ↓ Re-trabajo de piezas
– ↓ Costo por concepto de acabado
Especificaciones CAC
• Adecuado control de calidad– Contenido de agua: a/p– Deformabilidad y estabilidad– Contenido de aire– Secuencia de mezclado
Especificaciones CAC
Especificaciones
• Extensibilidad
• Caja L
• Caja U
• Anillo J
• Caja de capacidad de llenado
• Embudo V
• Columna de segregación
Concreto Autoconsolidable
Caja L Distintas varillas, espacios vs. diseño de mezcla
3 varillas Ø=14mm @ 39mmProporción de bloqueo
H2/H1 ≥ 0,80
H2
H1
20 cm
10 cm
15 cm
70 cm
Especificaciones
Anillo J
JAnilloCASTM idadextensibilidadextensibilpasodeCapacidad −= 1611
ASTM C 1621
Bloqueo notable a extremo> 50 mm
Bloqueo mínimo a notable25 a 50 mm
Sin bloqueo visible0 a 25 mm
Valoraciónext.C 1611
– ext.Anillo J
0
1002
=→≤
×
+−
=→>
estáticanSegregacióAGAGSi
AGAG
AGAGestáticanSegregacióAGAGSi
si
si
sisi
Especificaciones
Columna de segregación
Especificaciones para concreto
• Contenido de agua
• Resistencia:– A la flexión
– A la compresión
• Granulometría combinada
• Contenido de aire
• a/mc
• Trabajabilidad y Reología
• Cambio de longitud
• Componentes
Especificaciones
• Reunión preparatoria
• Especificaciones
• Prueba piloto
• Control de calidad
• Muestreo
• Colocación
• Curado
Aplicaciones
• Concreto Autoconsolidable• Elementos prefabricados• Columnas y muros• Geometrías complejas• Reparaciones• Estructuras de contención• Fast-track• Concreto bajo el agua• Concreto de baja permeabilidad
• Segregación en la parte inferior• 15 a 20 cm revenimiento• Vibrado necesario• Oquedades
Mayor productividad
Prefabricados
• Muro:– h = 6 m
– Espesor = 18 cm
• CAC con aire incluido– 6% ≤ aire ≤ 9%
• a/mc = 0,39
• 2,3 kg/m3 de Tuf Strand SF
• f’c = 470 kg/cm2
EspecificacionesProyecto Jarry-Querbes
Concreto Autoconsolidable
Concreto de Baja Permeabilidad
• Cemento CPO 30 RS 350 kg/m3
• Eucon MSA 25 kg/m3
• Arena de río 884 kg/m3
• Grava ¾ semitriturada 1038 kg/m3
• Eucon 537• Revenimiento = 18 cm
• Altura : 42 m• Espesor muros: 0,35 a 0,55 m• 3600 m3 concreto• Colado continuo• Cimbra deslizada• Cemento CPO 30 RS BRA • f’c = 250 kg/cm2 cimentación• f’c = 300 kg/cm2 deslizado
Silo para cemento, Tabasco
• 22 niveles
• 500 ≤ f’c ≤ 600 [kg/cm2]
• Cemento CPO 30 RS
Condominios Grand Santa Fe, Ciudad de México
Conclusiones
• Durabilidad vs. Alta resistencia
• Tendencias de la industria a largo plazo
• Difusión de tecnología del concreto