CEMENTO BOLETIN TECNICO 1985 N19

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EL CONCRETO PESADO

Concreto pesado:

Los concretos pesados se caracterizan por su densidad, que vara entre 2.8 a 6 T/m3, a diferencia de los concretos normales, que se encuentran entre 2.2 a 2.3 T/m3.

La fabricacin de los cementos pesados se realiza con los cementos Portland

normalizados y con agregados pesados, naturales o artificiales, cuyas masas volumtricas absolutas se encuentran entre 3.5 a 7.6. Dentro de estas caractersticas pueden comprenderse ms de 50 elementos. Sin embargo, generalmente slo algunos de ellos son utilizados por razones de disponibilidad y economa.

Los agregados pesados deben tener granulometra conveniente, resistencia mecnica y

compatibilidad con el cemento Portland. Generalmente se usan agregados como las baritas, minerales de fierro como la magnetita, limonita y hematita. Tambin, agregados artificiales como el fsforo de hierro y partculas de acero como subproducto industrial.

La aplicacin principal de los concretos pesados la constituye la proteccin biolgica

contra los efectos de las radiaciones nucleares. Tambin se utiliza en paredes de bvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en elementos, que sirven de contra-peso y en la fabricacin de contenedores para desechos radiactivos.

Requerimientos de la Proteccin: Los materiales de proteccin requieren: - Absorver los rayos Gamma, para lo cual deben serios ms pesados posibles.

- Disminuir la velocidad de los neutrones rpidos y transformarlos en neutrones trmicos, para lo cual deben contener tomos ligeros como el hidrgeno.

- Absorber los neutrones trmicos, para lo cual deben tener cuerpos de gran seccin eficaz.

Gracias a su elevado peso volumtrico y a su alto contenido de tomos de hidrgeno, y en especial cuando se le adicionan materiales como boro para absorber los neutrones trmicos, el concreto cumple las tres condiciones expuestas.

Si bien el concreto normal puede emplearse en escudos de proteccin, el concreto denso

se utiliza en las zonas en las que es necesario ganar espacio, por sus secciones ms reducidas.

El concreto descrito rene los dos primeros requisitos, por su alto peso volumtrico y por

contener una importante cantidad de tomos de hidrgeno. La necesidad de hidrgeno se satisface con un contenido de agua del 5% del peso del concreto, que se encuentra tanto en forma de agua combinada como libre dentro de su masa; eventualmente, el agregado puede aportar agua de cristalizacin. El contenido de hidrgeno en un concreto seco es de aproximadamente 0.25% del peso. La adicin de materiales como el boro, tiene el inconveniente de reducir la resistencia.

Boletn Tcnico N 19. 1985

Al absorber la energa de radiacin, el concreto incrementa su temperatura, de manera no

uniforme, de acuerdo a la distancia a la fuente de radiacin. Esta situacin origina tensiones internas que deben ser previstas para evitar fallas. Las tensiones trmicas se originan, no slo por la energa absorbida, sino tambin por el enfriamiento de las superficies y las propiedades intrnsecas del concreto,

El concreto en el Centro Nuclear

El Instituto Peruano de Energa Nuclear edifica en la meseta de Huarangal, en la provincia de Lima, el Centro Nuclear de Investigaciones del Per, construyendo en concreto el Block del Reactor RP-10. El concreto se ha diseado para actuar como elemento estructural y de blindaje biolgico contra la accin de radiaciones nucleares. Las caractersticas de la edificacin son las siguientes:

El concreto pesado tiene una densidad seca mnima de 2.7 gr/cm3; una resistencia a la compresin a los 28 das de 280 kg/cm2; un espesor promedio de la pantalla de 250 cms; y en el diseo de la estructura se ha considerado la posibilidad de un sismo de magnitud 8.4 Ms.

El cemento elegido fue el "Andino" Tipo V de la clasificacin ASTM C 150. La eleccin tom en consideracin su pequeo porcentaje de aluminato triclcico, el cual garantizaba un lento y bajo desarrollo de calor de hidratacin. Los estudios efectuados en el Laboratorio de Ensayos de Materiales - UNI, garantizaron el cumplimiento de las especificaciones de resistencia dentro de los niveles de calor de hidratacin deseados.

Como agregado fino se emplea una arena natural de cantera, limpia, la cual cumple con las especificaciones de la Norma C 33 del ASTM y los requisitos especiales

Se emplea como agregado grueso el mineral de hierro clasificado como Magnetita, proveniente de los yacimientos de Marcona. Esta Magnetita, adems de garantizar la densidad deseada, acta como aportador de hierro, y elementos pesados que contribuyen al control del flujo de radiaciones Gamma. La Magnetita seleccionada cumple con las recomendaciones de las Normas E 637 y E 638 del ASTM.

El agua empleada es potable y se ha trasladado en camiones cisterna desde Lima. Se han utilizado dos aditivos: un plastificante, para lograr retardo de fraguado con reduccin de agua sin prdida de resistencia; y un superplstificante, para garantizar fluidez de la mezcla durante el tiempo de colocacin.

La dosificacin de la mezcla se ha hecho para proporciones de peso. Las proporciones seleccionadas fueron comprobadas primero en el LEM-UNI y luego ajustadas en obra por la firma contratista. En la seleccin de la resistencia promedio se consider que no ms de una en cada 20 muestras estara por debajo de la resistencia especificada. La relacin agua - cemento fue limitada a un mximo de 0.55; el contenido de aire atrapado al 1 % y, adicionalmente, se fij la composicin qumica por elementos de la unidad cbica de concreto en funcin del flujo de radiaciones Gamma del Reactor.

Para el control de calidad del concreto pesado se han establecido especificaciones muy rigurosas, controlndose los materiales, la apariencia y calidad del concreto fresco, su temperatura y el ambiente, el peso unitario, la consistencia, el contenido de aire, la resistencia en compresin, el mdulo de elasticidad y la prdida de resistencia despus de exposicin a una temperatura determinada.

BOLETIN TECNICO1985 N19