Universidad Catlica Santa Mara

Universidad Catlica Santa MaraFacultad de Arquitectura e Ingeniera Civil y del AmbientePrograma Profesional de Ingeniera Civil

Curso: Tecnologa del Concreto IITercera Unidad: Concretos de Alto DesempeoDocente: Ing. Julio Ernesto Riquelme Pareja

2014

CONCRETO DE ALTO DESEMPEOEl concreto de alto desempeo (CAD) supera las propiedades y la constructibilidad del concreto convencional. Para producir estos concretos especialmente diseados, se usan materiales normales y especiales y pueden ser necesarias prcticas especiales de mezclado, colocacin (colado) y curado. Normalmente, un gran nmero de pruebas de desempeo es necesario para demostrar la satisfaccin de las necesidades especficas del proyecto.El concreto de alto desempeo est siendo usado principalmente en tneles, puentes y edificios altos debido a su resistencia, durabilidad y alto mdulo de elasticidad. Adems, se lo puede utilizar en reparaciones de concreto, concreto lanzado, postes, garajes y aplicaciones agrcolas

Algunas de las propiedades que se pueden requerir del concreto de alto desempeo (CAD) son: Alta resistencia.Alta resistencia inicial.Alto mdulo de elasticidad.Alta resistencia a la abrasin.Alta durabilidad y vida til larga en ambientes severos.Baja permeabilidad y difusin.Resistencia al ataque qumico.Alta resistencia a la congelacin y a los daos causados por las sales de deshielo.Tenacidad y resistencia al impacto.Estabilidad de volumen.Fcil colocacin.Compactacin sin segregacin.Cohibicin del crecimiento de bacterias y moho.

Los concretos de alta resistencia se producen con materiales de alta calidad, cuidadosamente seleccionados y con la optimizacin del diseo de la mezcla. Tpicamente, estos concretos tienen una relacin agua materiales cementantes de 0.20 a 0.45. Se usan normalmente reductores de agua para volverlos fluidos y trabajables. No siempre la resistencia es la principal propiedad requerida.

MATERIALES UTILIZADOS PARA LA ELABORACIN DE CONCRETOS DE ALTO DESEMPEO

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA (CAR)La definicin de alta resistencia cambia a lo largo de los aos a medida que la resistencia del concreto empleado en las obras aumenta. Se considera el concreto de alta resistencia (CAR) como aqul que posee una resistencia considerablemente superior a las normalmente encontradas en la prctica. Por lo tanto, se considera un concreto de alta resistencia aqul que tenga, por lo menos, una resistencia de diseo de 700 kg/cm2 . Los concretos de alta resistencia y bajo o incluso cero asentamiento se producen habitualmente bajo el control cuidadoso en las plantas de concreto premoldeado y pretensado. La consolidacin de estos concretos se debe realizar en tiempos ms prolongados y por medios mecnicos que permitan una adecuada consolidacin. Los aditivos superplastificantes se adicionan invariablemente a los CAR para producir mezclas ms trabajables y fluidas.

Al desarrollarse el diseo de la mezcla, se debe analizar cada variable separadamente. Cuando se establece la cantidad ptima, o cerca de la ptima, de cada variable, se la debe ir incorporando a medida que se estudian las variables remanentes. Se debe considerar las ventajas econmicas que trae el uso de materiales locales.

CEMENTOLa seleccin del cemento para el concreto de alta resistencia no se debe basar slo en pruebas de cubos de mortero, sino que tambin debe incluir resistencias comparativas del concreto a los 28, 56 y 91 das. Es preferible un cemento que lleve a altas resistencias a edades avanzadas (91 das). Para el concreto de alta resistencia, el cemento debe producir cubos de mortero con resistencia mnima a los 7 das de 310 kg/cm2. Se deben producir mezclas de prueba con contenidos de cemento entre 400 y 550 kg/m3. La cantidad va a variar dependiendo de la resistencia deseada. Adems de la disminucin de la cantidad de arena, con el aumento del contenido de cemento, las mezclas de prueba deben ser lo ms parecidas posibles.

MATERIAL CEMENTANTE SUPLEMENTARIOCeniza volante, humo de slice o escoria normalmente son obligatorios en la produccin del concreto de alta resistencia, pues el desarrollo de la resistencia obtenido con estos materiales no se puede lograr solamente con el incremento del contenido de cemento. Estos materiales cementantes suplementarios normalmente se adicionan en una dosis del 5 al 20%, o ms, de masa total del material cementante. Algunas especificaciones slo permiten el uso de hasta 10% de humo de slice, a menos que hayan evidencias indicando que el concreto producido con dosis mayores va a tener resistencia, durabilidad y estabilidad de volumen satisfactorios. Se debe ajustar la relacin agua-material cementante para que la trabajabilidad sea la base de comparacin entre las mezclas de prueba.

AGREGADOSEn el concreto de alta resistencia, debe haber una atencin especial al tamao, forma, textura superficial, mineraloga y limpieza de los agregados. Para cada fuente de agregado y nivel de resistencia del concreto, hay un tamao de agregado ideal que proporciona la mayor resistencia a compresin por unidad de cemento. Para encontrar el tamao ideal, se deben producir mezclas de prueba con agregados de 19 mm (34 pulg.) o menores y contenidos variables de cemento. Muchos estudios han demostrado que el tamao mximo nominal de 9.5 mm a 12.5 mm (38 a 12 pulg.) resulta en resistencias ms elevadas.Debido a la gran cantidad de material cementante en el concreto de alta resistencia, el papel del agregado fino (arena) en dar trabajabilidad y caractersticas de buen acabado no es tan crucial como en el caso del concreto de resistencia convencional. La arena con mdulo de fineza (MF) de cerca de 3.0 considerada una arena gruesa se ha mostrado satisfactoria para producir una buena trabajabilidad y alta resistencia a compresin.

Para resistencias especificadas de 700 kg/cm2 o mayores, el MF debe estar entre 2.8 y 3.2. Arenas ms finas, con MF entre 2.5 y 2.7, pueden producir resistencias ms bajas y mezclas ms pegajosas.ADITIVOSEs necesario el uso de aditivos qumicos, tales como reductores de agua, retardadores, reductores de agua de alto rango o superplastificantes. Ellos aumentan la eficiencia de las altas cantidades de material cementante en el concreto de alta resistencia y ayudan a obtener una relacin agua-material cementante la ms baja posible. La eficiencia de los aditivos qumicos se debe evaluar a travs de la comparacin de la resistencia de las mezclas de prueba. Se debe investigar tambin la compatibilidadentre cemento y material cementante suplementario, bien como reductores de agua y otros aditivos. A travs de estas mezclas de prueba es posible la determinacin de la trabajabilidad, tiempo de fraguado y la cantidad de reduccin de agua para una determinada dosis de aditivo y el momento de adicin.

CONTROL DE CALIDADSe requiere un amplio programa de calidad tanto en la planta de concreto como en la obra, para garantizar la coherencia de la produccin y colocacin del concreto de alta resistencia. Es importante la inspeccin de las operaciones desde las pilas de almacenamiento de agregadoshasta la finalizacin del curado. Es necesario un control de la produccin ms riguroso del que normalmente se tiene en la mayora de los proyectos. Tambin se hace necesario el muestreo y el ensayo de rutina de todos los materiales para controlar la uniformidad del concreto.

CONCRETO AUTOCOMPACTANTEEl concreto autocompactante (CAC) es capaz de fluir y consolidarse bajo su propio peso. Al mismo tiempo, es suficientemente cohesivo para llenar todos los espacios, de casi cualquier tamao y forma, sin segregacin y sangrado (exudacin). Esto hace que el CAC sea particularmente til donde el colado (colocacin) es difcil, tal como miembros de concretos altamente reforzados o encofrados complicadas.

Volumen absoluto de los materiales usados en el concreto convencional y en el concreto autocompactante.

Esta tecnologa, desarrollada en Japn en los aos 80, se basa en el aumento de la cantidad de finos, por ejemplo, ceniza volante o caliza, sin cambiar el contenido de agua, comparativamente con el concreto convencional, cambiando as el comportamiento reolgico del concreto.El bajo contenido de agua garantiza una alta viscosidad, permitiendo que el agregado grueso flote en el mortero sin segregarse. Para alcanzar un equilibrio entre deformabilidad y estabilidad, el contenido total de partculas ms finas que 150 m (tamiz No. 100) debe ser elevado, normalmente cerca de 520 a 560 kg/m3 de concreto.Se usan aditivos reductores de agua de alto rango basados en ter policarboxilato para conferir plasticidad a la mezcla. El CAC es muy sensible a variaciones del contenido de agua, por lo tanto, se usan estabilizadores como polisacarida.

En Japn, el concreto autocompactante se divide en tres tipos, de acuerdo con la composicin del mortero: Tipo polvo: una gran cantidad de finos produce el volumen necesario de mortero. Tipo agente de viscosidad (estabilizador): el contenido de finos puede estar en el rango admisible para los concretos vibrados y la viscosidad necesaria para inhibir la segregacin, que se ajusta con el uso del estabilizado. Tipo combinado: El tipo combinado se produce con la adicin deuna pequea cantidad de estabilizador en el tipo polvo, a fin de equilibrar las variaciones de humedad en el proceso de produccin.

Se han desarrollaron muchas pruebas nuevas para medir la:Fluidez.Viscosidad.Tendencia de bloqueo.Autonivelacin.y Estabilidad de la mezcla. Una prueba sencilla para medir la estabilidad es el ensayo de asentamiento modificado. El anillo J dimetro de 300 mm (12 pulg.) con varas circulares se aade al ensayo de asentamiento con el cono de Abrams.

ENSAYO DEL ANILLO JSe debe ajustar el nmero de varas, dependiendo del tamao mximo del agregado en la mezcla de CACEl CAC debe pasar a travs de los obstculos en el anillo J sin separacin de la pasta y de los agregados gruesos. El dimetro del asentamiento de un CAC bien proporcionado es aproximadamente el mismo cuando medido con o sin en anillo J, normalmente cerca de 750 mm (30 pulg.). Por lo tanto, la superficie de prueba debe tener, por lo menos, un dimetro de 1000 mm (40 pulg.).

La resistencia y la durabilidad de un CAC bien diseado son casi similares a los del concreto normal. Sin el curado apropiado, el CAC tiende a presentar ms fisuracin por contraccin (retraccin) plstica que el concreto convencional. La produccin del CAC es ms cara que el concreto convencional y es difcil de mantener la consistencia deseada por un largo periodo. Sin embargo, el tiempo de construccin es ms corto, la produccin del CAC es ambientalmente amigable (sin vibracin) y adems, el CAC produce un buen acabado de la superficie.

CONCRETO LIGERO ESTRUCTURALEl concreto ligero (liviano) estructural es un concreto similar al concreto de peso normal, excepto que tiene una densidad menor. Se lo produce con agregados ligeros (concreto totalmente ligero) o con una combinacin de agregados ligeros y normales. El trmino peso ligero- arena se refiere al concreto ligero producido con agregado grueso ligero y arena natural.El concreto ligero estructural tiene una masa volumtrica seca al aire (masa unitaria, densidad) que vara de 1350 a 1850 kg/m3 y una resistencia a compresin a los 28 das que supera los 180 kg/cm2. Este concreto se usa principalmente para reducir la carga muerta (peso propio, carga permanente) de los miembros de concreto, tales como losas en edificios altos.

AGREGADOS LIGEROS ESTRUCTURALESLos agregados ligeros (livianos) estructurales se clasifican normalmente de acuerdo con su proceso de produccin, pues el proceso interfiere en sus propiedades. Los agregados ligeros estructurales procesados deben atender a los requisitos de la ASTM C 330, los cuales incluyen: Arcillas, pizarras y esquistos expandidos en hornos rotatorios. Esquistos y pizarras expandidas en parrillas de sinterizacin. Ceniza volante peletizada o extruda. Escorias expandidas.Los agregados ligeros estructurales tambin se producen a travs del procesamiento de otros tipos de materiales, tales como escorias y piedra pmez naturales.

RESISTENCIA A COMPRESINLa resistencia a compresin de los concretos ligeros (livianos) estructurales frecuentemente se relaciona con el contenido de cemento para un asentamiento dado y contenido de aire, mucho ms que con larelacin agua-cemento. Esto se debe a la dificultad de determinarse la cantidad de agua de la mezcla que fue absorbida por el agregado y que, por lo tanto, no est disponible para la reaccin con el cemento. El ACI 211.2 presenta una orientacin sobre la relacin entre resistencia a compresin y contenido de cemento. La resistencia a compresin tpica vara de 210 a 350 kg/cm2 . Tambin se puede producir concreto de alta resistencia con agregados ligeros estructurales.MEZCLADOEn general, los procedimientos de mezclado del concreto estructural ligero son similares a aqullos para el concreto de peso normal. Sin embargo, algunos agregados muy absorbentes pueden requerir que se los moje antes de su empleo. El agua aadida en el laboratorio o en la planta de dosificacin debe ser suficiente para producir el asentamiento especificado en la obra.

CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOSEl concreto compactado con rodillos (CCR) es un concreto pobre, de revenimiento cero y casi seco, que se compacta en la obra a travs de rodillos vibratorios o equipos de compactacin de placa. El CCR es una mezcla de agregados, cemento y agua y tambin se pueden emplear materiales cementantes suplementarios, tales como ceniza volante. Los contenidos de cemento varan de 60 a 360 kg/m3. El mezclado se realiza con mezcladoras convencionales, mezcladoras continuas o, en algunos casos, camiones mezcladores de tambor basculante.Las aplicaciones para el CCR se dividen en dos categoras:Estructuras de control de agua (presas) .y Pavimentos.Aunque el mismo trmino se usa para describir ambos los tipos de uso de concreto, el diseo y los procesos de construccin son diferentes.